eletricista industrial partida

ELETRICISTA INSTALADORINDUSTRIAL

Qualificação© SENAI - PR, 2004

0004BA0104104

Elaboração Técnica Edmir CarvelliRevisão Técnica Laércio Facina e Cláudio Alves Batista

Equipe de editoração

Coordenação do Labtec Eduardo FayetDiagramação Virtual Grafic Design

Ilustração Virtual Grafic DesignCapa Ricardo Mueller de Oliveira

Direitos reservados aoSENAI — Serviço Nacional de Aprendizagem IndustrialDepartamento Regional do ParanáAvenida Cândido de Abreu, 200 - Centro CívicoTelefone: (41) 350-7000Telefax: (41) 350-7101E-mail: [email protected] 80530-902 — Curitiba - PR

S474e SENAI. PREletricista Instalador Industrial / SENAI.

PR. -- Curitiba, 2004.

96 p.

1. Instalação Elétrica Industrial.

CDU: 621.3

Ficha CatalográficaNIT - Núcleo de Informação TecnológicaDiretoria de Tecnologia SENAI - DR/PR

SUMÁRIOSUMÁRIO

MOTORES ELÉTRICOS ...................................................................................................... 5

MOTOR MONOFÁSICO DE CORRENTE ALTERNADA ....................................................... 6

MOTOR TRIFÁSICO ............................................................................................................ 8

MOTOR 9 TERMINAIS ........................................................................................................ 12

MOTOR 12 TERMINAIS ...................................................................................................... 14

CHAVE DE PARTIDA – ESTRELA TRIÂNGULO ................................................................ 16

DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO ....................................................................................... 20

DISPOSITIVOS DE COMANDO ......................................................................................... 25

CHAVES MAGNÉTICAS ...................................................................................................... 29

PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO ...................................................................................... 33

ESTRELA TRIÂNGULO COM REVERSÃO ........................................................................ 36

COMPENSADORA ............................................................................................................. 37

COMPENSADORA COM REVERSÃO ............................................................................... 38

3 MOTORES 1 COMPENSADORA .................................................................................... 39

DAHLANDER ...................................................................................................................... 40

DAHLANDER COM REVERSÃO ........................................................................................ 41

MOTOR 2 ENROLAMENTOS ............................................................................................. 42

MOTOR 2 ENROLAMENTOS COM REVERSÃO ............................................................... 43

PARTIDA ROTÓRICA ......................................................................................................... 44

PARTIDA ROTÓRICA COM REVERSÃO ........................................................................... 45

PARTIDA SÉRIE PARALELA .............................................................................................. 46

PARTIDA CONSECUTIVA ................................................................................................... 48

INTERRUPTOR FIM-DE-CURSO ....................................................................................... 49

RELÊ FALTA DE FASE ....................................................................................................... 51

CHAVE BÓIA ...................................................................................................................... 52

RELÊ DE NÍVEL ................................................................................................................. 53

SENSOR DE APROXIMAÇÃO............................................................................................ 54

FRENAGEM POR CORRENTE CONTÍNUA ....................................................................... 56

SISTEMAS DE PARTIDA .................................................................................................... 57

DIMENSIONAMENTO ......................................................................................................... 63

TABELA DE CONTADORES .............................................................................................. 68

TABELA DE SEGURANÇA - TIPO D .................................................................................. 69

TABELA DE SEGURANÇA - TIPO NH ................................................................................ 70

CÁLCULO DOS ALIMENTADORES ................................................................................... 71

TABELA CAPACIDADE DE CONDUÇÃO ........................................................................... 74

CÁLCULO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA .................................................................... 75

GRAU DE PROTEÇÃO ...................................................................................................... 77

CATEGORIA DE MOTORES .............................................................................................. 78

FATOR DE POTÊNCIA ....................................................................................................... 79

RENDIMENTO E PERDA ................................................................................................... 86

CÁLCULO FATOR DE POTÊNCIA ..................................................................................... 90

RELAÇÕES TRIGONOMÉTRICAS..................................................................................... 95

BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................... 96

0004BA0104104 - ELETRICISTA INSTALADOR INDUSTRIAL

5SENAI-PR

Motor elétrico é uma máquina capaz de transformar energia elétrica em mecânica. É o

mais usado entre todos os tipos de motores, pois combina as vantagens da utilização da

energia elétrica com o baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e facilidade de comando,

custo reduzido, grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos e melho-

res rendimentos. Os tipos mais comuns são:

1. Motores de corrente contínua

São motores de custo mais elevados, além de necessitarem de uma fonte de corrente

contínua.

Podem funcionar com velocidade ajustável entre amplos limites e se prestam a contro-

les de grande flexibilidade e precisão. Por isso seu uso é restrito a casos especiais onde estas

exigências compensam o custo muito mais alto de sua instalação.

2. Motores de corrente alternada

São os mais utilizados, pois a distribuição de energia elétrica é feita quase que totalmen-

te em corrente alternada. Dentre os principais tipos de motores de corrente alternada pode-

mos citar:

v Motor síncrono: funciona com velocidade fixa. É utilizado somente para grandes potên-

cias (em função de seu alto custo para motores de pequena potência) ou quando se

necessite de velocidade invariável.

v Motor de indução: funciona normalmente com velocidade constante, que pode variar

ligeiramente com a carga mecânica aplicada ao eixo.

Devido a sua grande simplicidade, robustez e baixo custo, é o motor elétrico mais usado

entre todos, sendo adequado para quase todos os tipos de máquinas acionadas, encontradas

na prática.

MOTORES ELÉTRICOSMOTORES ELÉTRICOS


6SENAI-PR

MOTOR MONOFÁSICO DE MOTOR MONOFÁSICO DE CORRENTE ALTERNADACORRENTE ALTERNADA

É aquele projetado para ser alimentado por circuito de corrente monofásica ou bifásica.

Os principais tipos são:

v de fase dividida;

v de arranque capacitivo;

v de pólos amortecedores;

v universal.

Dentre estes trataremos do motor monofásico de arranque capacitivo por ser um dos

mais utilizados.

Este motor é constituído por duas partes principais. Uma fixa (estator) que é formado

por chapas finas de ferro silicioso, isoladas eletricamente e prensadas umas junto às outras.

É no estator onde os enrolamentos são alojados. A parte móvel (rotor) é também forma-

da por um conjunto de finas chapas de ferro silicioso isoladas eletricamente umas das outras.

Os elementos principais responsáveis pelo funcionamento deste tipo de motor são:

v enrolamento de trabalho ou principal - é o enrolamento que entra em funcionamento a

partir do momento em que o motor é ligado e só deixa de funcionar quando o mesmo é

desligado;

v enrolamento de partida ou auxiliar - enrolamento que devido à sua combinação com o

capacitor, proporciona um outro campo magnético, que em conjunto com o campo mag-

nético produzido pelo enrolamento de trabalho, irá provocar a partida do motor.

v interruptor centrífugo - dispositivo que tem a função de colocar o enrolamento de parti-

da em funcionamento no instante da partida e de retirá-lo quando o motor atingir aproxi-

madamente 75 % de sua rotação nominal .

v capacitor - tem a função de ajudar na partida do motor.


7SENAI-PR

A numeração interna dos enrolamentos de partida e de trabalho, assim como as liga-

ções externas (ligações que se encontram na placa de identificação do motor) estão repre-

sentadas abaixo:


8SENAI-PR

MOTOR TRIFÁSICOMOTOR TRIFÁSICO

É um motor próprio para ser alimentado por um sistema elétrico de 3 fases. São motores

de emprego mais amplo na indústria. Oferecem melhores condições de operação do que os

monofásicos (não necessitam de auxílio na partida e apresentam rendimento mais elevados), e

não dependem de redes elétricas especiais como os motores de corrente contínua.

Este tipo de motor é utilizado em inúmeras situações, atendendo a uma variada gama de

potência.

Eles podem ser de vários tipos:

v assíncrono de rotor em curto:

para serviços que não exijam velocidades variáveis e partida com carga, como moinhos,

ventiladores, prensas, bombas centrífugas, máquinas operatrizes, etc;

v assíncrono de rotor bobinado:

para serviços que requerem velocidade variável e partida com carga, como compresso-

res, transportadores, guindastes, pontes rolantes, etc;

v síncrono:

para serviços que exijam velocidade constante ou onde se deseja corrigir o fator de po-

tência da rede elétrica.

Entre os tipos de motores de C.A. citados, o motor assíncrono com rotor em curto é o

mais utilizado. Por este motivo, iniciaremos nossos estudos sobre motores elétricos trifásicos

com ele.

Este motor, assim como os monofásicos, também são formados por duas partes

principais:uma fixa, chamada estator e outra móvel, denominada rotor. É no estator onde

encontramos as bobinas que são isoladas do núcleo e distribuídas nas ranhuras do mesmo.

LIGAÇÃO INTERNA DE MOTOR TRIFÁSICO DE 6 TERMINAIS

Na ligação triângulo 220 V ( D ) as bobinas são agrupadas de acordo com o esquema

abaixo representado:

Já na ligação estrela 380 V ( Y ) tem-se:

LIGAÇÕES EXTERNAS DO MOTOR TRIFÁSICO DE 6 TERMINAIS


10SENAI-PR

Para identificarmos os terminais deste motor, podemos seguir o roteiro abaixo:

1) Através de um multímetro (na função Ohm), de um teste de continuidade ou com o auxí-

lio de uma lâmpada para teste, localizar as 3 bobinas internas;

2) Separe três pontas, uma de cada conjunto e junte-os;

3) As três restantes coloque R, S e T;

4) Energize o motor;

5) Se funcionar, os pontos que estão em R, S e T são os pontos 1, 2 e 3 e de acordo com o

fechamento interno numere os três restantes, o par da 1 é o número 4, o par da 2 é o

número 5 e o par da 3 é a número 6.

6) Se não funcionar, inverta uma bobina pela do seu par e refaça o teste. Se ainda não deu,

volte na posição inicial e inverta outra bobina; faça isso até funcionar.

OBSERVAÇÕES:

1. Para inverter-se o sentido de rotação do motor,

basta trocar uma linha por outra qualquer. Por

exemplo, a Linha1 com a Linha

2.

2. Na ligação Y, (estrela) a alimentação das bobi-

nas podem ser invertidas, ou seja, as linhas

energizam os terminais 4, 5 e 6 , enquanto que

os de números 1, 2 e 3 são curto-circuitados.

3. A identificação dos terminais do motor também

pode ser encontrada através de letras. A corres-

pondência com os números são:

U - 1

V - 2

W - 3

X - 4

Y - 5

Z - 6


11SENAI-PR

1) Como são ligadas internamente os enrolamentos do motor trifásico de indução de

seis terminais?

2) Mostrar o esquema de ligação dos terminais do motor em 220 V.

3) Mostrar o esquema de ligação dos terminais do motor em 380 V.

4) O que é necessário para se inverter o sentido de rotação do motor trifásico?

5) Mostrar o diagrama de ligação de uma chave reversora trifásica para ligação de um

motor em 220 V.

(Representar a chave nas 3 posições).

SolucionandoProblemas


12SENAI-PR

MOTOR 9 TERMINAISMOTOR 9 TERMINAIS

MOTOR TRIFÁSICO DE 9 TERMINAIS


13SENAI-PR



14SENAI-PR

MOTOR 12 TERMINAISMOTOR 12 TERMINAIS



15SENAI-PR



16SENAI-PR

CHAVE DE PARTIDA – ESTRELA TRIÂNGULOCHAVE DE PARTIDA – ESTRELA TRIÂNGULO

A chave de partida estrela-triângulo tem por objetivo limitar a corrente de partida do motor

no instante de sua partida.

É utilizada para atender às exigências das companhias fornecedoras de energia elétrica

que consideram necessário o emprego de dispositivos especiais para limitar a corrente de

partida, a fim de evitar perturbações no funcionamento de instalações vizinhas. Para a utiliza-

ção deste sistema de partida, necessita-se observar os seguintes critérios:

v Quanto a carga - o motor deverá partir com a máquina acionada em vazio, isto é, sem

carga aplicada a seu eixo. A mesma só poderá ser incrementada à máquina após o

motor ter atingido aproximadamente 80 % de sua velocidade síncrona.

v Quanto a tensão da rede - deverá ser igual ao valor de tensão da ligação ∆ do motor e

não ser superior a 500V.

v Quanto ao motor - deverá atender as seguintes exigências:

1) Possuir pelo menos 6 terminais para ligação (1, 2, 3, 4, 5, 6 ou U, V, W, X, Y, Z );

2) Ter disponibilidade de ligação em dupla tensão, ou seja, 220 / 380 V, 380 / 660 V ou 440 V

/ 760 V. As tensões duplas deverão estar relacionadas matematicamente pelo fator trifásico

( 3 ).

A tabela seguinte mostra quando podemos usar este tipo de partida em função da tensão

da rede e das tensões de ligações dos motores a serem comandados:

Tensão da rede Tensão de ligação em D Tensão de ligação em Y

220 V 220 V 380 V

380 V 380 V 660 V

440 V 440 V 760 V


17SENAI-PR

A ligação estrela-triângulo apresenta vantagens em relação a partida direta do motor como a

redução da corrente de partida para 25 a 30 % da corrente de partida direta na ligação estrela.

Se a partida fosse direta a ligação absorveria da rede 500 % da corrente nominal. Em

contra partida tem-se também a potência do motor reduzida a 1/3 da nominal .

CHAVE DE PARTIDA – COMPENSADORA

Dispositivo para partida de motor elétrico com tensão reduzida.

Seu emprego é justificado em atendimento as exigências das companhias fornecedoras

de energia elétrica, a fim de evitar perturbações nas redes vizinhas devida à acentuada queda

de tensão provocada pela corrente de partida.

Este sistema de partida de motores vem atender também um detalhe técnico importante

que é o de permitir a partida do motor sob carga. Os terminais do motor deverão ser

conectados de acordo com a tensão da rede.

A tensão na chave é reduzida através do autotransformador que possui normalmente

“taps” de 65% e 80% da tensão nominal da rede. A manobra para a posição definitiva de

funcionamento deve ser feita quando o motor alcançar aproximadamente 80% de sua veloci-

dade nominal para receber tensão plena .

É obrigatória a instalação de um seccionador com fusíveis antes da chave compensadora

para proteção da mesma.

A principal desvantagem deste tipo de partida para motores está no seu maior custo em

função do autotransformador, além da limitação de sua freqüência de manobra, pois devem

ser respeitados os números de partidas bem como sua duração para um determinado interva-

lo de tempo.

Outro fator negativo neste sistema de partida com chave manual é que na passagem de

tensão reduzida para tensão plena, o motor é desligado. Isto faz com que se tenha um novo

pico de corrente quando a tensão no motor é restabelecida.


18SENAI-PR

CHAVE COMUTADORA DE PÓLOS

Dispositivo previsto para proporcionar duas ou mais velocidades a um motor através da

comutação do número de pólos de seu enrolamento ou entre dois enrolamentos do mesmo.

A velocidade síncrona (ns) de um motor é definida pela velocidade de rotação do cam-

po girante, a qual depende do número de pólos do motor (p) e da freqüência da rede (f) dada

em Hertz ou ciclo por segundo. A velocidade do campo então pode ser expressa da seguinte

maneira:

p

fns

×=

120

Assim, temos as seguintes velocidades síncronas para os valores de número de pólos

abaixo representados:

Quando o motor gira numa velocidade diferente da velocidade síncrona, temos um motor

assíncrono. A diferença percentual entre a velocidade do motor e a velocidade síncrona é definida

como escorregamento ( S ) que pode ser calculado pela fórmula:

100(%) xns

nnsS

−=

Número de Pólos Rotações Por Minuto ( síncrona )do Motor 50 Hz 60 Hz

2 3000 36004 1500 18006 1000 12008 750 900

Os motores de rotor de gaiola apresentam escorregamento entre 2 a 5 %. Por exemplo,

um motor com 1750 RPM ( IV pólos ) possui escorregamento de:

S(%) = ( 1800 - 1750 ) / 1800 x 100

S = 2,77 %


19SENAI-PR

0 1 2

Ligar as chaves de comutação polar:


20SENAI-PR

DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃODISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO

Os condutores e equipamentos que fazem parte de um circuito elétrico devem ser prote-

gidos automaticamente contra correntes de curto-circuito e contra sobrecargas de longa

duração (intensidade de corrente acima do valor compatível com o aquecimento do condutor e

que poderiam danificar a isolação do mesmo ou deteriorar o equipamento). Quando ocorrer

um curto-circuito, o dispositivo de proteção deverá interromper a corrente antes que os efeitos

térmicos e mecânicos da mesma possam tornar-se perigosos aos condutores, terminais e

equipamentos.

A) FUSÍVEIS

São dispositivos de proteção com corpo de porcelana, com suficiente resistência mecâ-

nica, com extremidades metálicas interligadas internamente pelo élo fusível e imerso em areia

de granulação adequada.

Finalidade: Os fusíveis tem a finalidade de proteger um circuito elétrico (equipamento,

fiação) contra corrente de curto-circuito ou sobrecarga de longa duração.

Simbologia :

Tipos de segurança:

Segurança NH

Segurança D

NH :

N (do alemão - Niederspannung) => baixa tensão

H (do alemão - Hochleistung) => alta capacidade


21SENAI-PR

A segurança NH é composta de:

Base: material de construção à base de esteatita. Possui contatos em forma de garras pratea-

das pressionadas por molas.

Fusível: corpo retangular de porcelana com extremidades metálicas em forma de faca .

No interior do corpo de porcelana encontra-se o elo fusível e o elo indicador de queima, imerso

em areia especial de granulometria adequada.

O fusível é formado pelo:

Elo fusível : feito de cobre, em forma de lâminas vazadas em determinados pontos a fim

de redução da seção condutora;

Elo indicador de queima : constituído por um fino fio ligado em paralelo com o elo fusível.

Quando o elo fusível se funde este fio também se funde, provocando então o desprendimento

da espoleta;

Areia especial: é utilizada como meio extintor do arco voltaico, evitando portanto o perigo

de explosão do fusível.

O arco voltaico se desenvolve por um caminho, formado pela ionização sucessiva da

parte gasosa que se interpõe entre os contatos, devido à abertura lenta dos contatos pôr onde

circule uma corrente de um circuito com carga.

A segurança D é composta de:

Base: elemento de porcelana onde é conectada a entrada/saída de energia e aloja todos

os componentes da segurança D.

Tampa: corpo de porcelana com um corpo metálico roscado. Serve para fixar o fusível à

base.

Anel de proteção : elemento também de porcelana, num formato de anel cuja finalidade é

de evitar a possibilidade de contato acidental, na hora da troca do fusível.

Parafuso de ajuste: dispositivo de porcelana com parafuso metálico que faz a união de

entrada de energia elétrica para o fusível . Impede o uso de fusível de capacidade de corrente

superior à indicada.


22SENAI-PR

Fusível: corpo que se assemelha ao formato de uma garrafa. Possui extremidades me-

tálicas, em uma das quais está localizada a espoleta.

A fusão do elo fusível dá-se pelos efeitos térmicos da corrente.

As classes de função são :

g : fusíveis que suportam a corrente nominal por tempo indeterminado e são capazes de

desligar a partir do menor valor de sobrecorrente até a corrente nominal de desligamento. Este

tipo reage à menor intensidade de sobrecorrente.

a: fusíveis que suportam a corrente nominal por tempo indeterminado e são capazes de

desligar a partir de um determinado múltiplo do valor da corrente nominal até a corrente nomi-

nal de desligamento. Este tipo reage a partir de um valor elevado de sobrecorrente.

As classes de objetos protegidos são:

L: cabos e linhas

M: equipamentos eletromecânicos

R: semicondutores

B: instalações em condições pesadas (minas)

Portanto os fusíveis são especificados para classes de serviços, compostos de classe

de função e da classe de objetos protegidos. Consequentemente as classes de serviços são

indicadas por duas letras:

gL: proteção total de cabos e linhas em geral

aM: proteção parcial de equipamentos eletromecânicos

aR: proteção parcial de equipamentos eletrônicos

B: proteção total de instalações em minas

Geralmente empregam-se fusíveis da classe de serviço aM.

Os equipamentos de segurança devem ser instalados no ponto inicial do circuito que

deve ser protegido.

A altura de fixação deve ser tal que o operador tenha facilidade de fazer a inspeção ou

manejo.


23SENAI-PR

Os locais a serem colocados as seguranças devem ser arejados, evitando-se ambien-

tes confinados, para que a temperatura seja igual a do ambiente. Esses locais devem ser de

fácil acesso para que haja facilidade quando da inspeção e da manutenção.

FUSÍVEIS TIPO RÁPIDO E TIPO RETARDADO

O fusível tipo retardado: suporta elevações de corrente por certo tempo, sem ocorrer a

fusão do elo fusível. É indicado para proteção de circuitos onde existam cargas indutivas e

capacitivas.

Fusível tipo rápido: fusíveis para o uso em circuitos predominantemente resistivos, ou

seja, onde não haja picos de correntes.

B) RELÉ DE SOBRECARGA

É um dispositivo construído para proteger, controlar ou comandar um circuito elétrico,

atuando sempre pelo efeito térmico provocado pela corrente elétrica. Possui um regulador de

corrente, onde a regulagem pode ser variada conforme as características do circuito.

Os relés de sobrecarga não podem ser operados manualmente. São, portanto, emprega-

dos em combinação com contatores, em geral na proteção de motores. Também chamados de

relés térmicos, esses dispositivos tem como elemento básico o bi-metal. Esse bi-metal é cons-

tituído de duas lâminas finas (normalmente ferro e níquel), sobrepostas e soldadas.

Funcionamento: Quando dois metais de coeficientes de dilatação diferentes são unidos

em superposição, temos um par metálico com a conformação apropriada para o relé.

Em virtude da diferença de coeficiente de dilatação, um dos metais alonga-se mais do que

o outro. Por estarem rigidamente unidos, o de menor coeficiente de dilatação provoca um

encurvamento do conjunto para o seu lado, afastando o mesmo para um determinado ponto.

Esse movimento pode ser usado para diversos fins, como disparar um gatilho e abrir um

circuito. O gatilho tem a função de fazer com que a abertura ou o fechamento dos contatos

seja o mais rápido possível, a fim de que o arco elétrico não provoque a soldagem ou o desgas-

te dos contatos.


24SENAI-PR

Os bornes de numeração ímpar são para entrada de energia, ou seja, devem receber

alimentação, enquanto que os bornes de numeração par são para saída de energia.

O borne 98 é utilizado para conectar a lâmpada de indicação de parada do motor por

sobrecarga.

Simbologia:


25SENAI-PR

DISPOSITIVOS DE COMANDODISPOSITIVOS DE COMANDO

BATERIA

As chaves auxiliares tipo botoeira são chaves de comando manual que tem por finalida-

de interromper ou estabelecer momentaneamente, por pulso, um circuito de comando, para

iniciar, interromper ou comandar um processo de automação.

Vermelho => para, desligar, botão de emergência;

Amarelo => iniciar um retorno, eliminar uma condição perigosa;

Verde ou Preto => arranque, ligar, partida;

Branco ou Azul => qualquer função que não corresponda a uma das cores anteriores

Devem ser instaladas bem à mão, na altura prevista e dispostas fisicamente na posi-

ção e espaçamento correto, quando se instalarem várias botoeiras.

Quanto à sua disposição, o botão desliga deve ficar sob o botão liga na posição vertical.

Na posição horizontal, o botão desliga geralmente está à direita do botão liga.

Simbologia


26SENAI-PR

OBSERVAÇÕES:

1) a entrada de energia é conectada nos bornes de

numeração ímpar, e a saída nos bornes pares.

2) considerando o botão na posição de repouso:

ü o contato NF (normalmente fechado ou abridor)

recebe a numeração: 1 - 2

ü o contato NA (normalmente aberto ou fechador)

recebe a numeração: 3 - 4

INTERRUPTORES FIM DE CURSO

São dispositivos auxiliares de comando, de acionamento, que atuam num circuito com

função bastante diversificada, como:

v comandar contatores;

v comandar circuitos de sinalização para indicar a posição de um determinado móvel.

As chaves auxiliares fim de curso são basicamente constituídas por uma alavanca ou

haste, com ou sem roldanas na extremidade, que transmite o movimento aos contatos que se

abrem ou se fecham de acordo com a sua função.

Estes dispositivos são utilizados para:

1. Controle - determinar os pontos de parada dos elevadores, sinalização, produzir seqüência

e controle de operação.

2. Comando - paradas, inversão de curso ou sentido de rotação de partes móveis.

3. Segurança - paradas de energia, alarme e sinalização.

Simbologia


27SENAI-PR

CONTATOR

São dispositivos de comando, acionados eletromagneticamente, construídos para uma ele-

vada freqüência de operação.

Para o comando de motor, geralmente é acoplado a relés de sobrecarga. Possuem câ-

mara para extinção do arco voltaico.

Os contatores pertencem a classe das chaves.

Basicamente existem contatores para os motores e contatores auxiliares.

Características dos contatores para os motores:

v Possuem dois tipos de contatos com capacidade de corrente diferentes (contatos princi-

pais e contatos auxiliares);

v maior robustez de construção;

v recebem relés de proteção;

v tamanho físico de acordo com a potência a ser comandada;

v potência da bobina do eletroímã varia de acordo com o tipo de contator.

Simbologia


28SENAI-PR

CATEGORIAS DE EMPREGO DE CONTATORES WEG CONFORME A VDE 0660

TIPO DE

CORRENTECATEGORIA APLICAÇÕES

SERVIÇONORMAL

SERVIÇOOCASIONAL

Ligar Desligar Ligar Desligar

AC1

Manobras leves; carga ôhmica oupouco indutiva (aquecedores,lâmpadas incandescentes efluorescentes compensadas) .

1 x In 1 x In 1,5 x In 1,5 x In

AC2

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

2,5 x In1 x In

2,5 x In(1)

4 x In 4 x In

C.A.

AC3

Serviço normal de manobras demotores com rotor de gaiola(bombas, ventiladores, compressores, etc). Desligamento em regime.

6 x In 1 x In 10 x In8 x In (2)

8 x In8 x In (2)

AC4

Manobras pesadas. Acionar motorescom carga plena; comandointermitente ( pulsatório ); reversão aplena marcha e paradas por contra-corrente ( pontes rolantes, tornos, etc).

6 x In 6 x In12 x In

10 x In (2)10 x In

8 x In (2)

DC1 Carga ôhmica ou pouco indutiva 1 x In 1 x In 1,5 x In 1,5 x InC.C. DC2

DC3

Acionar motores com excitação emparalelo. 1 x In 1 x In

4 x In2,5 x In

(3)4 x In

DC4

DC5

Acionar motores com excitação emsérie. 2,5 x In

1 x In2,5 x In

(3)4 x In 4 x In

AC11 Circuitos de comando em correntealternada. 10 x In 1 x In 10 x In 10 x In

DC12 Circuitos de comando em correntecontínua. 1 x In 1 x In 1,1 x In 1,1 x In

1) Refere-se a paradas por contra - corrente.

2) Para In > 100 A.

3) Refere-se a serviço intermitente ( pulsatório ), reversão a plena marcha e paradas por contra - corrente.


29SENAI-PR

CHAVES MAGNÉTICASCHAVES MAGNÉTICAS

LIGA DESLIGA TRIFÁSICA

INSTALAÇÃO DE MOTOR TRIFÁSICO COMANDADO POR BOTEIRAS, CONTATOR E RELÊ DE SOBRECARGA

LIGAÇÕES DE MOTOR MONOFÁSICO (127 V E 220 V)

LIGA DESLIGA MONOFÁSICA


30SENAI-PR

INSTALAÇÃO DE MOTOR TRIFÁSICO COMANDADO POR BOTÕES, RELÊ DE SOBRECARGA E CONTATORES PARA REVERSÃO

REVERSORA TRIFÁSICA


31SENAI-PR

CHAVE REVERSORA MONOFÁSICA (127 V)

CHAVE REVERSORA MONOFÁSICA (220 V)


32SENAI-PR

SolucionandoProblemas


33SENAI-PR

PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULOPARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO

O sistema de partida estrela-triângulo tem como objetivo, reduzir o pico de corrente na

partida do motor.

Na ligação estrela, os mesmos podem partir no máximo, com 30% de sua carga nomi-

nal, pois na partida, a corrente e o conjugado são reduzidos para 25 à 33% do valor atingido na

partida em ligação triângulo.

A curva de conjugado do motor deverá ser suficientemente elevada para poder garantir a

aceleração das máquinas de até 95% da rotação nominal, com a corrente de partida.

Os motores deverão ter disponibilidade de ligação em dupla tensão (220/380V, 380/660V,

440/760V).

Os valores de tensão das ligações estrela e triângulo deverão estar relacionadas mate-

maticamente pelo fator tráficos ( 3).

Vantagens :

v baixo custo;

v pequeno espaço ocupado por seus componentes;

v número sem limites de manobras;

Desvantagens:

v se o motor não atingir pelo menos 90% de sua rotação nominal, na comutação para a

ligação triângulo, o pico de corrente é quase que o mesmo para a partida direta devido ao

desligamento do motor;

v o motor deverá ter pelo menos 6 terminais acessíveis para ligações;

v o valor de tensão da rede deverá coincidir com o valor de tensão da ligação triângulo do

motor.


34SENAI-PR

INSTALAÇÃO DE MOTOR TRIFÁSICO COM PARTIDA ESTRELA - TRIÂNGULO AUTOMÁTICA

INSTALAÇÃO DE MOTOR TRIFÁSICO COMANDADO POR BOTOEIRAS, RELÊ DE SOBRECARGA, RELÊ TEMPORIZADOR E CONTATORES PARA PARTIDA ESTRELA - TRIÂNGULO

AUTOMÁTICA


35SENAI-PR

INSTALAÇÃO DE MOTOR TRIFÁSICO COMANDADO POR BOTOEIRAS, RELÊ DE SOBRECARGA, RELÊ TEMPORIZADOR E CONTATORES PARA PARTIDA ESTRELA - TRIÂNGULO

AUTOMÁTICA


36SENAI-PR

INSTALAÇÃO DE MOTOR TRIFÁSICO COMANDADO POR CONTATORES, RELÊ DE SOBRECARGA, TEMPORIZADOR E BOTOEIRAS PARA PARTIDA EM ESTRELA - TRIÂNGULO

AUTOMÁTICA COM REVERSÃO

ESTRELA TRIÂNGULO COM REVERSÃOESTRELA TRIÂNGULO COM REVERSÃO

INSTALAÇÃO DE MOTOR TRIFÁSICO COMANDADO POR CONTATORES, RELÊ DE SOBRECARGA, TEMPORIZADOR E BOTOEIRAS PARA PARTIDA EM ESTRELA - TRIÂNGULO

AUTOMÁTICA COM REVERSÃO


37SENAI-PR

COMPENSADORACOMPENSADORA

INSTALAÇÃO DE MOTOR TRIFÁSICO COMANDADO POR BOTOEIRAS, RELÊ TEMPORIZADOR, RELÊ DE SOBRECARGA E CONTATORES PARA PARTIDA EM COMPENSADORA

AUTOMÁTICA


38SENAI-PR

COMPENSADORA COM REVERSÃOCOMPENSADORA COM REVERSÃO

PARTIDA EM COMPENSADORA AUTOMÁTICA COM REVERSÃO

PARTIDA EM COMPENSADORA AUTOMÁTICA COM REVERSÃO


39SENAI-PR

3 MOTORES 1 COMPENSADORA3 MOTORES 1 COMPENSADORA

INSTALAÇÃO DE CHAVE COMPENSADORA AUTOMÁTICA COM 1 AUTO-TRANSFORMADOR PARA PARTIDA DE 3 MOTORES

INSTALAÇÃO DE CHAVE COMPENSADORA AUTOMÁTICA COM 1 AUTO-TRANSFORMADOR PARA PARTIDA DE 3 MOTORES


40SENAI-PR

DAHLANDERDAHLANDER

INSTALAÇÃO DE MOTOR TRIFÁSICO (LIGAÇÃO DAHLANDER) COMANDADO POR BOTOEIRAS, RELÊS DE SOBRECARGA E CONTATORES


41SENAI-PR

DAHLANDER COM REVERSÃODAHLANDER COM REVERSÃO

INSTALAÇÃO DE MOTOR TRIFÁSICO (LIGAÇÃO DAHLANDER) PARA COMUTAÇÃO POLAR AUTOMÁTICA E REVERSÃO


42SENAI-PR

MOTOR 2 ENROLAMENTOSMOTOR 2 ENROLAMENTOS

INSTALAÇÃO DE MOTOR TRIFÁSICO DE DOIS ENROLAMENTOS SEPARADOS (2 E 4 PÓLOS)


43SENAI-PR

INSTALAÇÃO DE MOTOR TRIFÁSICO DE DOIS ENROLAMENTOS SEPARADOS (2 E 4 PÓLOS) COM COMUTAÇÃO POLAR E REVERSÃO POR BOTÕES

MOTOR 2 ENROLAMENTOS COM REVERSÃOMOTOR 2 ENROLAMENTOS COM REVERSÃO

INSTALAÇÃO DE MOTOR TRIFÁSICO DE DOIS ENROLAMENTOS SEPARADOS (2 E 4 PÓLOS) COM COMUTAÇÃO POLAR E REVERSÃO POR BOTOEIRAS


44SENAI-PR

PARTIDA ROTÓRICAPARTIDA ROTÓRICA

PARTIDA RETÓRICA SEMI-AUTOMÁTICA

PARTIDA RETÓRICA AUTOMÁTICA


45SENAI-PR

PARTIDA ROTÓRICA COM REVERSÃOPARTIDA ROTÓRICA COM REVERSÃO

PARTIDA RETÓRICA AUTOMÁTICA COM REVERSÃO

PARTIDA ROTÓRICA AUTOMÁTICA COM REVERSÃO


46SENAI-PR

PARTIDA SÉRIE PARALELAPARTIDA SÉRIE PARALELA

INSTALAÇÃO DE MOTOR TRIFÁSICO DE 12 TERMINAIS COMANDADO POR BOTOEIRAS, RELÊ TEMPORIZADOR, RELÊ DE SOBRECARGA E CONTATORES PARA PARTIDA

SÉRIE - PARALELA EM TRIÂNGULO (220 / 440V)


SÉRIE - PARALELA EM TRIÂNGULO (220 / 440V)


47SENAI-PR


SÉRIE - PARALELA EM ESTRELA (380 / 760V)


SÉRIE - PARALELA EM ESTRELA (380 / 760V)


48SENAI-PR

PARTIDA CONSECUTIVAPARTIDA CONSECUTIVA

PARTIDA CONSECUTIVA AUTOMÁTICA


49SENAI-PR

INTERRUPTOR FIM-DE-CURSOINTERRUPTOR FIM-DE-CURSO

INSTALACÃO DE PORTÃO ELÉTRICO COMANDADO POR INTERRUPTORES FIM-DE-CURSO E RELÊ TEMPORIZADOR

Abertura e fechamento manual

Estágio 1 (Abrir portão):

Acionando-se a botoeira S1 ou S’1, a bobina do contator K1 é energizada. O contato

fechado de K1(21-22) intertrava a bobina do contator K2. A bobina do contator K1 é selada pelo

contato aberto K1(13-14) e os contatos principais colocam o motor sob tensão, fazendo com

que o portão comece a abrir. Chegando ao fInal de seu curso, o portão pressiona o interruptor

fim-de-curso S2. Neste instante, seu contato fechado S2(1-2) abre-se, desenergizando a bobi-

na de K1 e conseqüentemente, parando o motor. O contato aberto do interruptor fim-de-curso

S2(3-4) fecha-se e energiza a bobina do contator auxiliar Ka. (o contato da chave de 3 bornes

está fechado no manual). O contato de Ka(13-14) fecha-se.

Estágio 2 (fechar portão):


fechado de K2(21-22) intertrava a bobina do contator K1. A bobina do contator K2 é selado pelo

contato aberto K2 (13-14) e os contatos principais colocam o motor sob tensão, fazendo com

que o portão comece a fechar. O interruptor fim-de-curso S2 é liberado (o contato NA volta a

permanecer aberto e o contato NF volta a permanecer fechado). Chegando ao final de seu

curso, o portão pressiona o interruptor fim-de-curso S3. Neste instante, seu contato fechado

S3(1-2) abre-se, desenergizando a bobina de K2 e conseqüentemente, parando o motor atra-

vés da abertura de seus contatos principais.


50SENAI-PR

A nova abertura do portão é iniciada com o acionamento da botoeira S1 ou S’1 conforme

descrito no estágio 1.

Abertura manual e fechamento automático

Estágio 1 (Abrir portão):


fechado de K1(21-22) intertrava a bobina do contator K2. A bobina do contator K1 é selada pelo

contato aberto K1(13-14) e os contatos principais colocam o motor sob tensão, fazendo com

que o portão comece a abrir. Chegando ao final de seu curso, o portão pressiona o interruptor

fim-de-curso S2. Neste instante, seu contato fechado S2(1-2) abre-se, desenergizando a bobi-

na de KI e conseqüentemente, parando o motor. O contato aberto do interruptor fim-de-curso

S2 fecha-se e energiza a bobina do relê temporizador Kr. (o contato da chave de 3 bornes está

fechado no automático).

Estágio 2 (fechar portão):

Decorrido o tempo ajustado para o relê temporizador, seu contado (15-18) fecha-se,

energizando a bobina do contator K2. O contato fechado de K2(21-22) intertrava a bobina do

contator KI. A bobina do contator K2 é selada pelo contato aberto K2(13-14) e os contatos

principais colocam o motor sob tensão, fazendo com que o portão comece a fechar. O inter-

ruptor fim-de-curso S2 é liberado (o contato NA volta a permanecer aberto e o contato NF vota

a permanecer fechado). Chegando ao final de seu curso, o portão pressiona o interruptor fim-

de-curso S3. Neste instante, seu contato fechado S3(1-2) abre-se, desenergizando a bobina

de K2 e conseqüentemente, parando o motor através da abertura de seus contatos principais.

A nova abertura do portão é iniciada com o acionamento da botoeira S1 ou S’1 conforme

descrito no estágio 1.

Observações:

1) Por medida de segurança, o contator K1 deve abrir o portão.

2) A botoeira S0 desliga o motor em qualquer estágio de funcionamento.

3) A chave de 3 bornes permite abrir/fechar o portão no modo manual ou automático.


51SENAI-PR

RELÊ FALTA DE FASERELÊ FALTA DE FASE

INSTALAÇÃO DE MOTOR TRIFÁSICO COMANDADO POR BOTOEIRAS, CONTATOR , RELÊ DE SOBRECARGA E RELÊ DE FALTA DE FASE


52SENAI-PR

CHAVE BÓIACHAVE BÓIA

CHAVE BÓIA


53SENAI-PR

RELÊ DE NÍVELRELÊ DE NÍVEL

INSTALAÇÃO DE DOIS MOTORES TRIFÁSICOS (PARA BOMBA DE RECALQUE) COMCOMUTAÇÃO AUTOMÁTICA E MANUAL COMANDADA POR RELÊS DE: NÍVEL, FALTA DE

FASE E SOBRECARGA


54SENAI-PR

SENSOR DE APROXIMAÇÃOSENSOR DE APROXIMAÇÃO

SENSORES DE APROXIMAÇÃO

Definição

Dispositivo que comuta um circuito elétrico, mediante a aproximação de um corpo, frente

à sua face sensível.

Princícipio de funcionamento

Baseia-se na existência de uma bobina geradora de campo eletromagnético que cria a

região ativa do sensor. A presença de um material metálico nesta região, faz com que o

campo magnético seja atenuado, causando então a mudança de estado da saída do mesmo.

A alta velocidade e confiabilidade dos sensores são as principais vantagens que estes

dispositivos oferecem em relação aos eletromecânicos.

Os sensores de aproximação indutiva são dispositivos que comutam um circuito elétri-

co, quando aproximamos de sua face sensível uma peça metálica.

Já os de aproximação capacitivo, além dos metais, também respondem à aproximação

de materiais como vidros, líquidos, granulados (condutores ou não).

Os principais componentes de um sensor de aproximação são:

v corpo encapsulado, onde são alojados todos os componentes eletrônicos;

v elemento de fixação, que tem a função de fixar o sensor no seu local de trabalho;

v condutor, que são destinados as ligações do sensor.

As principais características elétricas dos sensores são:

v Tensão nominal - variável para corrente contínua (CC) de 10 a 30 V e de 90 a 250 V para

os de corrente alternada (CA);


55SENAI-PR

v Corrente nominal - valor máximo de corrente que os componentes eletrônicos internos

suportam sem se danificarem;

v Tipo de contato - normalmente aberto (NA) e/ou normalmente fechado (NF);

v Sensibilidade - ou distância de acionamento (Sn) dada em milímetros. É a distância má-

xima que atua o sensor aproximando-se de sua face sensível uma chapa quadrada de

aço de 1 mm de espessura e de lado igual ao diâmetro do sensor;

v Freqüência de comutação.

ESQUEMAS DE LIGAÇÃO


56SENAI-PR

FRENAGEM POR CORRENTE CONTÍNUAFRENAGEM POR CORRENTE CONTÍNUA

PARTIDA AUTOMÁTICA DE MOTOR TRIFÁSICO DE INDUÇÃO COM REVERSÃO E FRENAGEM ELETROMAGNÉTICA

PARTIDA AUTOMÁTICA DE MOTOR TRIFÁSICO DE INDUÇÃO COM REVERSÃO E FRENAGEM ELETROMAGNÉTICA


57SENAI-PR

SISTEMAS DE PARTIDASISTEMAS DE PARTIDA

PARTIDA COMPENSADORA

Este sistema de partida foi desenvolvido para reduzir o pico de corrente proveniente da

partida do motor elétrico, porém, deixando o mesmo com conjugado suficiente para a partida e

aceleração com carga.

Neste sistema, a tensão é reduzida através de um auto-transformador que possui termi-

nais ( tap ) de 65% e de 80% da tensão nominal, a fim de que os motores possam partir

satisfatoriamente. Assim sendo, a corrente e o conjugado de partida ficam reduzidos a aproxi-

madamente 42 % e 64 % dos valores atingidos em partida direta, para os terminais ( tap ) de 65

% e 80 % respectivamente.

Vantagens:

v na comutação do tap de partida para a tensão plena (da rede), o motor não é desligado e

o segundo pico é bem reduzido, visto o auto-transformador trabalhar como uma reatância;

v para que o motor possa partir satisfatoriamente, é possível variar o tap de 65% para 80%

ou até mesmo para 90% da tensão da rede;

v o valor de tensão da rede poderá ser igual ao valor de tensão da ligação triângulo ou

estrela do motor.

Desvantagens:

v limitação de sua freqüência de manobra;

v custo mais elevado em função do auto-transformador;

v maior espaço ocupado pelo quadro devido também ao auto-transformador.


58SENAI-PR

Limitação da corrente de partida em motores trifásicos:

Sempre que possível, a partida de um motor trifásico de gaiola, deverá ser direta, por

meio de contatores. Deve ter - se em conta que para um determinado motor, as curvas de

conjugado e correntes são fixas, independente da dificuldade de partida, para uma tensão

constante.

Nos casos em que a corrente de partida do motor é elevada podem ocorrer as seguintes

conseqüências prejudiciais:

a) Elevada queda de tensão no sistema de alimentação da rede. Em função disto, provoca

a interferência em equipamentos instalados no sistema;

b) O sistema de proteção (cabos, contatores) deverá ser superdimensionado, ocasionan-

do um custo elevado;

c) A imposição das concessionárias de energia elétrica que limitam a queda de tensão da

rede.

Caso a partida direta não seja possível, devido aos problemas citados acima, pode - se

usar sistema de partida indireta para reduzir a corrente de partida.

Estes sistemas de partida indireta (tensão reduzida) são:

v chave estrela - triângulo;

v chave compensadora;

v chave série - paralelo;

v resistor primário;

v reator primário;

v partida eletrônica (soft - start).

Partida com chave estrela - triângulo

É fundamental para a partida com a chave estrela - triângulo que o motor tenha a possi-

bilidade de ligação em dupla tensão, ou seja, em 220/380V, em 380/660V ou 440/760V. Os

motores deverão ter no mínimo seis bornes de ligação. A partida estrela - triângulo poderá ser

usada quando a curva de conjugados do motor é suficientemente elevada para poder garantir

a aceleração da máquina com a corrente reduzida.


59SENAI-PR

Na ligação estrela, o conjugado fica reduzido para 25 a 33 % do conjugado de partida na

ligação triângulo. Por este motivo, sempre que for necessária uma partida estrela - triângulo,

deverá ser usado um motor com curva de conjugado elevado.

Os motores Weg têm alto conjugado máximo e de partida, sendo, portanto, ideais para a

maioria dos casos, para uma partida estrela - triângulo.

Antes de se decidir por uma partida estrela - triângulo, será necessário verificar se o

conjugado de partida será suficiente para operar a máquina. O conjugado resistente da carga

não poderá ultrapassar o conjugado de partida do motor, nem a corrente no instante da mudan-

ça para triângulo poderá ser de valor inaceitável. Existem casos onde este sistema de partida

não pode ser usado.

No caso de termos um alto conjugado resistente e se a partida for em estrela, o motor

acelera a carga aproximadamente até 85% da rotação nominal. Neste ponto, a chave deverá

ser ligada em triângulo. Neste caso, a corrente, que era aproximadamente a nominal, ou seja,

100%, salta repentinamente para 320%, o que não é nenhuma vantagem, uma vez que na

partida era de somente 190%.

Num outro caso temos um motor com as mesmas características, porém, o conjugado

resistente é bem menor. Na ligação estrela, o motor acelera a carga até 95% da rotação nomi-

nal. Quando a chave é ligada em triângulo, a corrente, que era de aproximadamente 50%, sobe

para 170%, ou seja, praticamente igual a da partida em estrela. Neste caso, a ligação estrela -

triângulo apresenta vantagem, porque se fosse ligado direto, absorveria da rede 600% da cor-

rente nominal.

A chave estrela - triângulo em geral só pode ser empregada em partidas da máquina em

vazio, isto é, sem carga. Somente depois de ter atingido a rotação nominal, a carga poderá ser

aplicada. O instante da comutação de estrela para triângulo deve ser criteriosamente determi-

nado, para que este método de partida possa efetivamente ser vantajoso nos casos em que a

partida direta não é possível. No caso de motores tripla tensão nominal ( 220/380/440/760V ),

deve - se optar pela ligação 220/380V ou 440/760V, dependendo da rede de alimentação.

Esquematicamente, a ligação estrela - triângulo num motor para uma rede de 220V é

feita da maneira indicada na figura 1, notando - se que a tensão por fase durante a partida é

reduzida para 127V.


60SENAI-PR

Partida com chave compensadora (autotransformador)

A chave compensadora pode ser usada para a partida de motores sob carga. Ela

reduz a corrente de partida, evitando uma sobrecarga no circuito, deixando, porém, o

motor com um conjugado suficiente para a partida e aceleração. A tensão na chave

compensadora é reduzida através de autotransformador que possui normalmente taps

de 50, 65 e 80% da tensão nominal.

Comparação entre chaves estrela - triângulo e compensadoras “automáticas”:

Estrela - triângulo (automática):

Vantagens:

a) a chave estrela - triângulo é muito utilizada por seu custo reduzido;

b) não tem limite quanto ao seu número de manobras;

c) os componentes ocupam pouco espaço;

d) a corrente de partida fica reduzida para aproximadamente 1/3

Desvantagens:

a) a chave só pode ser aplicada a motores cujos seis terminais ou bornes sejam acessí-

veis;

b) a tensão de rede deve coincidir com a tensão em triângulo do motor;

c) com a corrente de partida reduzida para aproximadamente 1/3 da corrente nominal, re-

duz-se também o momento de partida 1/3;

d) caso o motor não atingir pelo menos 90% de sua velocidade nominal, o pico de corrente

na comutação de estrela para triângulo será quase como se fosse uma partida direta, o

que se torna prejudicial aos contatos dos contatores e não traz nenhuma vantagem para

a rede elétrica.


61SENAI-PR

Chave compensadora (automática)

Vantagens:

a) no tap de 65% a corrente de linha é aproximadamente igual a da chave estrela - triângulo,

entretanto, na passagem da tensão reduzida para a tensão da rede, o motor não é desli-

gado e o segundo pico é bem reduzido, visto que o auto - trafo por curto tempo se torna

uma reatância.

b) é possível a variação do tap de 65% para 80% ou até para 90% da tensão da rede, a fim

de que o motor possa partir satisfatoriamente.

Desvantagens:

a) a grande desvantagem é a limitação de sua freqüência de manobras. Na chave

compensadora automática é sempre necessário saber a sua freqüência de manobra

para determinar o auto - trafo de acordo;

b) a chave compensadora é bem mais cara do que a chave estrela - triângulo, devido ao

auto - trafo;

c) devido ao tamanho do auto - trafo, a construção se torna volumosa, necessitando qua-

dros maiores, o que torna o seu preço elevado.

Partida com chave série - paralelo

Para partida em série - paralelo é necessário que o motor seja religável para duas ten-

sões, a menor delas igual a da rede e a outra duas vezes maior.

Este tipo de ligação exige nove (9) terminais no motor e a tensão nominal mais comum

é 220/440V, ou seja: durante a partida o motor é ligado na configuração série até atingir sua

rotação nominal e, então, faz-se a comutação para a configuração paralelo.


62SENAI-PR

Partida com resistor primário

Neste método de partida são colocados resistores em série com cada uma das

fases, provocando uma queda de tensão nos bornes do motor e conseqüentemente,

uma redução na corrente absorvida. Naturalmente, o conjugado de partida também fica

reduzido. Quando o motor está próximo de sua velocidade nominal é ligado diretamente

à rede. Este método de partida melhora o fator de potência na partida, mas, possui o

inconveniente de produzir maior perda de energia nos próprios resistores. Na prática, é

um método pouco utilizado.

Partida com reator primário

Este método de partida é similar ao anterior, sendo inserida uma reatância indutiva

nas fases de alimentação. Tem-se com isso, perdas menores, maior fator de potência e

torque máximo maior que no caso do resistor primário. Porém, os reatores são mais

caros, sendo utilizados, na prática, apenas para partida de motores de grande potência e

de média tensão.

Partida eletrônica (soft - start)

O avanço da eletrônica permitiu a criação da chave de partida a estado sólido a

qual consiste de um conjunto de pares de tiristores (SCR) (ou combinações de tiristores/

diodos),um em cada borne de potência do motor. O ângulo de disparo de cada par de

tiristores é controlado eletronicamente para aplicar uma tensão variável aos terminais do

motor durante a “aceleração”. Este comportamento é, muitas vezes, chamado de “parti-

da suave” (soft - start). No final do período de partida, ajustável tipicamente entre 2 e 30

segundos, a tensão atinge seu valor pleno após uma aceleração suave ou uma rampa

ascendente, ao invés de ser submetido a incrementos ou “saltos “ repentinos, como

ocorre com os métodos de partida por autotransformador, ligação estrela - triângulo, etc.

Com isso, consegue - se manter a corrente de partida (na linha) próxima da nominal e

com suave variação, como desejado. Além da vantagem do controle da tensão (corren-

te) durante a partida, a chave eletrônica apresenta, também, a vantagem de não possuir

partes móveis ou que gerem arco, como nas chaves mecânicas. Este é um dos pontos

fortes das chaves eletrônicas, pois sua vida útil é mais longa (até centenas de milhões

de manobras). É importante lembrar, porém, que uma vida útil tão longa, tem pouco a ver

com o motor, o qual pode falhar bem mais cedo por questões que não tem a ver com a

partida.


63SENAI-PR

DIMENSIONAMENTODIMENSIONAMENTO

SELEÇÃO DOS DISPOSITIVOS DE COMANDO E PROTEÇÃO

Partida direta

1) Através da placa do motor, identificar:

v In (corrente nominal em ampére)

v E (tensão nominal em volt)

v P (potência em CV, HP ou KW)

v Cod ou Ip/In (corrente com o rotor bloqueado)

v F.S. (fator de serviço)

2) Procurar na Tabela 1:

v Contator baseado na potência e/ou na corrente máxima de serviço;

3) Calcular a corrente de partida em triângulo (Ip?): quando não encontrar o Cod ou Ip/In

estipular um valor em torno de 6 à 8 vezes a In para a partida direta.

4) Através da IpD, ir na Tabela 3 ou 4 (Curva de desligamento tempo/corrente) e procurar o

fusível.

OBS: O fusível deve suportar a corrente de partida sem fundir-se (adotar tempo de

partida do motor em torno de 4 à 6 segundos ).

5) Identificar a laj do relé:

6) Através desta, identificar na Tabela 1 o relé de sobrecarga.

IpD = InxCod. ouIpIn

IpD = In .

Iaj. = In


64SENAI-PR

Partida em estrela - triângulo







K1 e K2 = 0,58 x In

v Com o resultado, ir na Tabela 1 e localizar o contator através da corrente máxima de

serviço;

v Com o contator encontrado achar o fusível máximo;

3) Encontrar o contator K3 (partida - ver diagrama):

K3 = 0,33 x In

v Com o resultado, ir na Tabela 1 e achar o contator através da corrente máxima de

serviço.

OBS: Em K3 não é necessário identificar o fusível máximo.

4) Calcular a corrente de partida em estrela (IpY)

3

∆=Υ

IpIp

Através da IpY, ir na Tabela 3 ou 4 e procurar o fusível.


IpD = In .


65SENAI-PR

5) Encontrar o relé de sobrecarga:

Iaj = 0,58 x In

v Com o resultado, ir na Tabela 1 e identificar o relé.

Partida em compensadora







2) Dimensionar o contator de acordo com o “tap” do auto-tranformador a ser utilizado.

OBS : É preferível dimensionar K3 ( ver figura 2 e/ou 3 ) para o “tap” de 80% visto este

dar condições de trabalho também em 65% sem alteração dos contatores:

K3 = 0,64 x In para 80 % ou K3 = 0,42 x In para 65 %

v Com o relultado, ir na Tabela 1 e achar o contator baseado na corrente máxima de

serviço;

3) Para dimensionar K1 (ver figura 2 e/ou 3) é preferível usar o “tap” de 65%, visto este

dar condições de trabalho também em 80% sem alteração dos contatores:

K1 = 0,23 x In para 65 % ou K1 = 0,16 x In para 80 %

4) Dimensionar K2 de acordo com a In do motor:

OBSERVAÇÕES:

1) O fusível deve suportar a IpY sem fundir-se

(tempo de partida em estrela em torno de 9 a 11

segundos);

2) Se o fusível encontrado for abaixo da In do motor,

deve-se optar pelo próximo fusível da escala imedia-

tamente superior a corrente nominal do motor.

K2 = In


66SENAI-PR

6) Com uma das correntes de partida, ir na Tabela 3 e ou 4 e localizar o fusível.

OBS: O fusível deve suportar a Ipc sem fundir-se (tempo de partida do motor em torno

de 14 a 16 segundos).

7) Relé de sobrecarga:

Ver Tabela 1 e localizar o relé.

EXEMPLOS DE DIMENSIONAMENTO

PARTIDA DIRETA

Selecionar os dispositivos de comando (contator) e de proteção (fusíveis e relê de sobre-

carga) para o motor trifásico com os seguintes dados:

1730 RPM

P = 4 CV

In = 11,4 A em 220 V

Ip/In = 7,4

F.S. = 1,15

OBS.:

1) Considerar categoria de emprego para o contator, a AC3

2) Tempo de partida do motor = 4 segundos

v Com o valor encontrado, ir na Tabela 1 e achar o contator baseado na corrente máxi-

ma de serviço;

v Através do contator encontrado, localizar o fusível máximo;

5) Calcular a corrente de partida em compensadora:

Ipc65% = 0,42 x Ip∆∆


IpD = In .


67SENAI-PR

PARTIDA EM ESTRELA - TRIÂNGULO

Seleciomar os dispositivos de comando (contatores) e de proteção (fusíveis e relè de

sobrecarga) para o motor trifásico com os seguintes dados:

3520 RPM

P = 30 CV

In = 70 A em 220 V

Ip/In = 9,2

F.S. = 1,15

OBS.:

1) Conciderar categoria de emprego para o contator, a AC3


PARTIDA EM COMPENSADORA

Selecionar os dispositivos de comando (contatores) e de proteção (fusíveis e relé de

sobrecarga) para o motor trifásico com os seguintes dados:

1775 RPM

P = 60 CV

In = 140 A em 220 V

Ip/In = 8

F.S. = 1,0

OBS.:

1) Considerar categoria de emprego para o contator, a AC3



68SENAI-PR

TABELA DE CONTADORESTABELA DE CONTADORES


69SENAI-PR

TABELA DE SEGURANÇA - TIPO DTABELA DE SEGURANÇA - TIPO D


70SENAI-PR

TABELA DE SEGURANÇA - TIPO NHTABELA DE SEGURANÇA - TIPO NH


71SENAI-PR

CÁLCULO DOS ALIMENTADORESCÁLCULO DOS ALIMENTADORES

No cálculo dos alimentadores devem ser seguidas as seguintes condições básicas:

1) Obediência aos limites de queda de tensão estabelecidos por norma (NBR 5410/90).

2) Obediência a capacidade de condução de corrente do condutor.

CLASSIFICAÇÃO DOS ALIMENTADORES

a) ALIMENTADORES DE ILUMINAÇÃO

Para este tipo de alimentador, a queda de tensão do medidor até o ponto final de consu-

mo, deverá ser de 4%, sendo 2% no alimentador e 2% nos ramais.

b) ALIMENTADORES DE FORÇA

Podemos encontrar as seguintes distribuições de alimentadores:

1) Radial - A carga é alimentada diretamente pelo quadro de distribuição, sendo a queda

máxima entre o quadro e a carga de 5%.


72SENAI-PR

2) Linear - Já neste caso, a queda de tensão poderá ser distribuída em 4 % na linha que

alimenta os ramais e 1% nos ramais.

3) Mista - Tem-se aqui uma combinação dos tipos de distribuições acima mencionadas.

Para alimentadores trifásicos, devem ser feitas as seguintes recomendações:

1) Para cargas resistivas, a corrente de cálculo deve ser igual a corrente nominal .

2) Para cargas indutivas , a corrente de cálculo deve ser acrescida dos seguintes valo-

res:

v 25 % para o(s) maior(es) motor(es) em potência;

v 15 % para o(s) motor(es) imediatamente inferior(es) ao maior(es).

3) Considerar a In para os demais motores.


73SENAI-PR

Pe = Potência Efetiva ( W ) MONOFÁSICO I = P(w) / E * COS ϕPr = Potência Reativa ( VAr )

TRIFÁSICO I = P(w) / 3 * E * COS ϕPa = Potência Aparente ( VA )

MONOFÁSICO

S = ( 200 * ρ / e% * E ) * Σ L * I

e% = ( 200 * ρ / S * E ) * Σ L * I

TRIFÁSICO

S = ( 100 * 3 * ρ / e% * E ) * Σ L * I

e% = ( 100 * 3 * ρ / S * E ) * Σ L * I

S = Seção do condutor em ( mm2 )

ρ = Resistividade elétrica do condutor Para o cobre : ( 1/56 Ω * mm2/m)

E = Tensão de alimentação da carga em ( V )

e% = Queda de tensão percentual

L = Comprimento do trecho percorrido pela corrente em ( m )

I = Corrente no comprimento considerado em ( A )


74SENAI-PR

TABELA CAPACIDADE DE CONDUÇÃOTABELA CAPACIDADE DE CONDUÇÃO


75SENAI-PR

CÁLCULO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIACÁLCULO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA

Potência Elétrica: é o trabalho realizado pela corrente elétrica na unidade de tempo.

A grandeza potência elétrica é quem nos informa a capacidade do aparelho em transfor-

mar energia elétrica em outras formas de energia. Portanto, quanto maior a potência elétrica

de um receptor, mais corrente elétrica o mesmo consome e, mais energia ele produz. Veja o

exemplo a seguir.

A lâmpada de esquerda tem uma potência elétrica três vezes maior do que a lâmpada da

direita, como conseqüência, o consumo é proporcional.

Outro exemplo:

O mesmo caso se aplica aqui. O motor da esquerda tem potência três vezes maior que

o motor da direita. Logo, tanto a quantidade de energia que o motor produzirá e o consumo

serão cerca de três vezes maior que o motor da direita.

Desses dois exemplos, podemos perceber as unidades referentes a potência elétrica

usadas para os aparelhos, ou seja:

Lâmpadas e outros aparelhos resistivos => WATT (W)

Motores elétricos em geral => CAVALO-VAPOR (CV)

HORSE-POWER (HP)


76SENAI-PR

RELAÇÃO ENTRE “WATT” , “CV” e “HP”

1 Cavalo-Vapor (CV) = 736 Watts

1 Horse-Power (HP) = 746 Watts

1 Cavalo-Vapor (CV) = 0,9867 HP

1 Horse-Power (HP) = 1,0136 CV

EXEMPLOS

1) Quantos Watts tem um motor de 7,5 CV?

1 CV ————— 736 Watts

7,5 CV ————— X

7,5 x 736

X = —————

1

X = 5.520 Watts

Logo, um motor de 7,5 CV tem 5520 Watts.

2) Quantos Watts possui um motor de 15 HP?

1 HP ———— 746 Watts

15 HP ———— X

15 x 746

X = —————

1

X = 11.190 Watts

Logo, um motor de 15 HP possui 11.190 Watts


77SENAI-PR

GRAU DE PROTEÇÃOGRAU DE PROTEÇÃO

GRAU DE PROTEÇÃO DE MOTORES (IP)

O grau de proteção dos motores elétricos é normalmente expresso através de 2 dígitos.

O primeiro indica a proteção contra corpos sólidos que varia de 50 mm de tamanho até chegar

ao pó.

Dígito Indicação do Primeiro Dígito

0 Não protegido

1 Protegido contra objetos sólidos maiores que 50 mm

2 Protegido contra objetos sólidos maiores que 12 mm

3 Protegido contra objetos sólidos maiores que 2,5 mm

4 Protegido contra objetos sólidos maiores que 1,0 mm

5 Protegido contra poeira prejudicial ao motor

6 Totalmente protegido contra poeira

O segundo dígito indica a proteção contra água

Dígito Indicação do Segundo Dígito

0 Não protegido

1 Protegido contra quedas verticais de gotas de água

2 Protegido contra quedas de gotas de água para uma inclinação máxima de 15 graus

3 Protegido contra água espergida de um ângulo de 60 graus da vertical (chuva)

4 Protegido contra projeções de água de qualquer direção

5 Protegido contra jatos de água de qualquer direção

6 Protegido contra ondas do mar ou de água projetada em jatos potentes

7 Protegido contra imersão e água, sob condições definidas de tempo e pressão

8 Protegido para submersão contínua em água, nas condições especificadas pelo fabricante


78SENAI-PR

CATEGORIA DE MOTORESCATEGORIA DE MOTORES

CATEGORIA DE MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS

Conforme as suas características de conjugado em relação à velocidade e corrente de

partida, os motores de indução trifásicos com rotor de gaiola, são classificados em categorias,

cada uma adequada a um tipo de carga. Estas categorias são definidas em norma (NBR

7094), e são as seguintes:

Categoria N

Conjugado de partida normal, corrente de partida normal e baixo escorregamento. Constitu-

em a maioria dos motores encontrados no mercado, prestando-se ao acionamento de cargas

normais, como bombas, máquinas operatrizes, ventiladores.

Categoria H

Conjugado de partida alto, corrente de partida normal e baixo escorregamento. Usados

para cargas que exigem maior conjugado na partida, como peneiras, transportadores carrega-

dores, cargas de alta inércia, britadores, etc.

Categoria D

Conjugado de partida alto, corrente de partida normal e alto escorregamento (> que 5%).

Usados em prensas excêntricas e máquinas semelhantes, onde a carga apresenta picos pe-

riódicos. Usados também em elevadores e cargas que necessitam de conjugados de partida

muito altos e corrente de partida limitada.


79SENAI-PR

FATOR DE POTÊNCIAFATOR DE POTÊNCIA

Para entendermos melhor o que venha ser fator de potência, definiremos antes alguns

conceitos importantes:

Potência - capacidade de produzir trabalho na unidade de tempo;

Potência ativa ou efetiva - é aquela que efetivamente produz trabalho útil. É normal-

mente expressa em quilo-watt (kW);

Potência reativa - é utilizada para criar o fluxo magnético necessário ao funcionamento

de equipamentos indutivos como os motores elétricos, transformadores e reatores. É expres-

sa em quilovolt-ampere-reativo (kVAr);

Potência aparente - é a potência total absorvida por uma instalação elétrica, e é normal-

mente expressa em (kVA) .

Energia - é a utilização da potência num determinado intervalo de tempo;

Energia ativa ou efetiva - utilização da potência ativa durante qualquer período de tem-

po. É normalmente expressa em kWh;

Energia reativa - é a utilização da potência reativa em um período de tempo qualquer.

Expressa em (kVArh);

Os equipamentos elétricos podem consumir energia ativa e/ou reativa para o seu funci-

onamento.

A soma geométrica das potências ativa e reativa resulta na potência aparente como

mostra a figura abaixo:


80SENAI-PR

cos ϕ = ϕ = Kwh / KVAh = KW / KVA

O fator de potência ou cos ϕ pode ser expresso pela relação:

O baixo fator de potência numa instalação elétrica geralmente provoca:

v perdas de energia dentro das instalações;

v danos em equipamentos devido à sobrecarga;

v aumento de desgaste nos dispositivos de proteção de manobras;

v aumento de investimentos em condutores e equipamentos elétricos sujeitos à limitação

térmica de corrente;

v obstrução de capacidade dos equipamentos, impedindo a ligação de novas cargas;

v queda de tensão nos circuitos de distribuição de energia elétrica e flutuações de tensão,

que podem provocar a queima de motores;

v dificuldades de regulação do sistema.

As principais causas do baixo fator de potência são:

v motores e/ou transformadores operando em “vazio“ ou com pequenas cargas;

v motores e/ou transformadores superdimensionados;

v lâmpadas de descarga sem reatores de alto fator de potência;

v grande quantidade de motores de pequena potência;

v o acionamento de máquinas operatrizes nas indústrias é feito através de motores

elétricos.


81SENAI-PR

F A T O R D E P O T Ê N C I AN Ú M E R O D E P Ó L O S

CV II IV VI VIII3600 RPM 1800 RPM 1200 RPM 900 RPM

1 0,800 0,730 0,690 0,6601,5 0,870 0,810 0,670 0,5602 0,930 0,810 0,710 0,6203 0,830 0,840 0,710 0,6904 0,830 0,830 0,740 0,7005 0,870 0,850 0,750 0,7306 0,880 0,830 0,770 0,640

7,5 0,860 0,860 0,720 0,67010 0,910 0,840 0,780 0,700

12,5 0,920 0,840 0,810 0,78015 0,910 0,860 0,800 0,79020 0,910 0,870 0,790 0,80025 0,930 0,870 0,860 0,77030 0,920 0,870 0,860 0,83040 0,890 0,870 0,870 0,78050 0,890 0,880 0,820 0,82060 0,910 0,880 0,790 0,82075 0,910 0,890 0,830 0,780

100 0,910 0,890 0,850 0,810125 0,890 0,880 0,850 0,790150 0,900 0,870 0,830 0,790175 0,900 0,890 0,840200 0,900 0,890 0,840250 0,900 0,880

O fator de potência dos motores elétricos varia de motor para motor e também é influenciado

pelas condições de operação.

Para ilustrarmos melhor esta situação, vejamos a tabela:

Observe que o fator de potência aumenta com a potência do motor e diminui com o

aumento do número de pólos.

O instrumento utilizado para medir o fator de potência denomina-se fasímetro, também

chamado de cosfímetro. Os procedimentos para se corrigir o fator de potência são:

v dimensionar e utilizar corretamente os equipamentos elétricos;

v quando ocorrerem ampliações ou modificações previstas para as instalações industri-

ais, introduzir, se possível, equipamentos que aumentem o consumo de energia elétrica

ativa mas não reativa, tais como:

n motores síncronos de alto fator de potência com operação à plena carga;

n fornos e outros equipamentos de aquecimento por resistência;


82SENAI-PR

n reatores de alto fator de potência para lâmpadas de descarga;

n caldeiras elétricas;

n capacitores onde sejam necessário.

FATOR DE POTÊNCIA

Fator de Potência é o número que indica o quanto de energia elétrica é transformada

em outras formas de energia. Este número varia entre zero (0) e a unidade (1).

Um fator de potência igual a 1 indica que o aparelho utilizou toda a energia elétrica consumida,

transformando - a em outras formas de energia. Um aparelho que apresentasse o fator de potên-

cia igual a zero não transformaria nenhuma energia elétrica, ou seja, estaria desperdiçando toda

a energia recebida.

CONSEQÜÊNCIAS DE UM BAIXO FATOR DE POTÊNCIA

a) crescimento da conta de energia elétrica;

b) crescimento na queda de tensão;

c) sobrecarga no sistema elétrico;

d) iluminação reduzida;

e) aumento das perdas de energia por calor.

CAUSAS DO BAIXO FATOR DE POTÊNCIA

a) instalação de lâmpadas fluorescentes;

b) retificadores;

c) equipamentos eletrônicos;

d) motores de indução subcarregados;

e) transformadores em vazio ou superdimensionados.

OBJETIVOS PRINCIPAIS DA MELHORIA DO FATOR DE POTÊNCIA

a) redução dos custos com energia elétrica;

b) liberação da capacidade do sistema;

c) crescimento do nível de tensão, por diminuição das quedas;

d) redução das perdas do sistema.


83SENAI-PR

CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA

A primeira providência para corrigir o baixo fator de potência é a análise das causas que

levam a utilização excessiva de energia reativa. A eliminação dessas causas passa pela raciona-

lização do uso de equipamentos superdimensionados, redistribuir cargas pelos diversos circuitos,

etc, pode eventualmente, solucionar o problema de excesso de reativo nas instalações.

A partir destas providências uma forma de reduzir a circulação de energia reativa pelo

sistema elétrico, consiste em produzí-la, o mais próximo da carga, utilizando um equipamento

chamado capacitor.

Instalando-se capacitores junto às cargas indutivas, a circulação de energia reativa fica

limitada a estes equipamentos. Na prática, a energia reativa passa a ser fornecida pelos

capacitores, liberando parte da capacidade do sistema elétrico e das instalações da unidade

consumidora. Isso é comumente chamado de compensação de energia reativa.

Quando está havendo consumo de energia reativa caracterizando uma situação de com-

pensação insuficiente, o fator de potência é chamado de indutivo. Quando está havendo um

fornecimento de energia reativa à rede, caracterizando uma situação de compensação exces-

siva o fator de potência é chamado de capacitivo.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

O decreto n° 479 de 20/03/92 reiterou a obrigatoriedade de se manter o fator de potência o

mais próximo possível da unidade, tanto pelas concessionárias quanto pelos consumidores.

A nova legislação pertinente, estabelecida pelo Departamento Nacional de Águas e Ener-

gia Elétrica, introduz uma nova forma de abordagem do ajuste pelo baixo fator de potência,

com os seguintes aspectos relevantes: - aumento do limite mínimo do fator de potência de

0,85 para 0,92, - faturamento de energia reativa capacitiva excedente e - redução do período de

avaliação do fator de potência de mensal para horário, a partir de 1996.


84SENAI-PR

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA DO FATOR DE POTÊNCIA

v Potência ativa (kW): é a energia que realmente é transformada em outra forma de ener-

gia. É a energia elétrica aproveitada, ou seja, a energia que consumimos e pagamos;

v Potência reativa (kVar): é a energia trocada entre o gerador e o receptor, não sendo

consumida, portanto é uma energia não transformada, ou seja, não gera trabalho ne-

nhum (desperdício). É a energia que não consumimos mas pagamos;

v Potência aparente (kVA): é a soma vetorial das duas potências anteriores. É a potência

gerada e transmitida a carga.

3=P x E x I x cos ϕ

P aparente (kVA) = P ap.cos ϕ (kW) + P ap.sen ϕ (kVar) (kVar)

FP = Potência ativa (kW) / Potência aparente (kVA) = cos ϕ

FP = fator de potência


85SENAI-PR

CONSIDERAÇÕES

a ) se ϕ = 0 tem - se cos ϕ = 1, logo:

P aparente ( kVA ) = P ativa ( kW )

v Nestas considerações enquadram - se os aparelhos que possuem resistência elétrica:

Ex. : chuveiros, aquecedores, ferro elétrico, lâmpadas incandescentes.

b) se 0 < ϕ < 90° tem - se

P aparente ( kVA ) = P ativa ( kW ) + P reativa ( kV ar)

v Enquadram - se nesta característica os aparelhos que possuem enrolamento.

Ex. : motor elétrico, reator, transformador, etc.

c ) se ϕ = 90° tem - se cos ϕ = 0, logo

P aparente( kVA) = P reativa (kVar)

v Não existe aparelho nenhum que utilize esta forma de energia.

FORMULÁRIO PARA O CÁLCULO DAS POTÊNCIAS ATIVAS (W)

v Circuitos monofásicos de corrente alternada:

P = E x I x cos ϕ

v Circuitos trifásicos:

3=P x E x I x cos ϕ


86SENAI-PR

RENDIMENTO E PERDARENDIMENTO E PERDA

RENDIMENTO E PERDAS NOS MOTORES ELÉTRICOS

O rendimento do motor, ou seja, a eficiência, esta relacionada diretamente com as per-

das que se produzem com seu funcionamento. Perdas estas das mais variadas, sendo as

mais importantes:

v Perdas por efeito Joule (aquecimento) no estator e no rotor:

As perdas por efeito Joule são as que se verificam nos condutores estatóricos e rotóricos

por efeito da passagem da corrente elétrica.

v Perdas mecânicas:

As perdas mecânicas são as devidas aos atritos nos suportes e à ventilação, por isso

dependem do tipo de suporte, dos processos de lubrificação, dos sistemas de ventilação

e da velocidade de rotação do motor.

Podemos expressar o rendimento dos motores elétricos percentualmente através de:

PePf

=η

Onde:

Pe = potência efetiva em W

Pf = potência final também em W

O cálculo dessas perdas é muito complexo, pois cada tipo de perda tem um peso dife-

rente para cada tipo de motor. A tabela a seguir mostra como varia o rendimento do motor

conforme suas características com relação à rotação e sua potência elétrica.


87SENAI-PR

R E N D I M E N T O SN Ú M E R O D E P Ó L O S

CV II IV VI VIII3600 RPM 1800 RPM 1200 RPM 900 RPM

1 0,809 0,759 0,794 0,7501,5 0,829 0,795 0,792 0,8052 0,830 0,825 0,840 0,8413 0,851 0,848 0,847 0,8624 0,863 0,862 0,870 0,8655 0,860 0,873 0,875 0,8816 0,874 0,880 0,882 0,881

7,5 0,887 0,890 0,893 0,89710 0,901 0,901 0,901 0,907

12,5 0,905 0,909 0,905 0,91015 0,910 0,917 0,902 0,91420 0,920 0,923 0,906 0,91925 0,915 0,925 0,921 0,92730 0,923 0,930 0,932 0,93040 0,931 0,933 0,933 0,93050 0,932 0,935 0,932 0,93660 0,927 0,936 0,936 0,94175 0,934 0,938 0,940 0,944

100 0,939 0,943 0,946 0,945125 0,934 0,944 0,945 0,952150 0,938 0,950 0,947 0,954175 0,943 0,951 0,953200 0,946 0,953 0,954250 0,950 0,956

Dados extraídos de catálogo da WEG - Motores de Alto Rendimento (Linha Plus).

O ideal seria que o rendimento de um motor fosse igual a 1, ou seja, que não houvesse

perda nenhuma, mas isso não é possível.

De uma maneira geral, quanto maior a rotação e potência do motor, o rendimento do mes-

mo tende a aumentar. O rendimento do motor com relação a carga diminui em dois casos:

v Se o motor trabalhar com pouca carga;

v Com excesso de carga, principalmente quando é ultrapassada a carga normal. Daí a

importância dos motores estarem dimensionados corretamente de acordo com o conju-

gado requerido pela máquina.

Para efeitos de cálculos, o rendimento dos motores é da ordem de 80%. Isto significa

que 20% são perdas.


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Exemplo:

Calcular as potências aparente, efetiva, reativa e final para o motor trifásico de indução

abaixo:

v 5 CV

v 1730 RPM

v 13,6 A / 220 V

v Ip/In = 7,5

v η = 83,5 %

v cos ϕ = 0,85

v F.S. = 1,15

Solução:

1) A potência aparente ( Pa ) é dada pela expressão:

Substituindo os valores, tem-se :

2) A potência efetiva ( Pe ) é dada pela expressão:

Substituindo os valores, temos:

3) A potência reativa ( P r ) é dada pela expressão:

Logo, tem-se:

Pa = 3 x E x I

Pa = 3 x 220 x 13,6 =========> Pa = 5.182,30 VA ou 5,18 KVA

Pe = Pa x cos ϕ ϕ

Pe = 5.182,30 x 0,85 ============> Pe = 4.404,95 W ou 4,40 KW

Pr = P Pa e

2 2−

Pr = 5182 30 4 404 952 2. , . ,− =====> Pr = 2.729,94 VAr ou 2,73 KVAr


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4) E a potência final ( Pf ) é obtida através da expressão:

Assim, temos:

RESUMO DAS POTÊNCIAS

Pf = Pe x ηη

Pf = 4.404,95 x 0,835 ===========> Pf = 3.678,13 W ou 3,68 KW


90SENAI-PR

EXEMPLO

Numa indústria tem-se um consumo de 500 kW com um fator de potência de 70 %.

Deseja-se melhorá-lo para 95%. Pergunta-se:

1) Qual deve ser a potência reativa (kVAr) a ser instalada através de capacitores?

2) Qual a reducão da potência aparente (kVA) após a instalação dos mesmos?

3) Qual a redução de corrente com o aumento do fator de potência de 70% para 95%?

Solução :

1.a ) Determinação do número de kVAr com cos ϕ = 70%

Da Tabela 1 , com cos ϕ = 70%,

encontramos kVAr/kW = 1,020, ou seja:

1.b ) Determinação do número de kVAr com cos ϕ = 95 %

Da Tabela 1 , com cos ϕ = 95%,

encontramos kVAr/kW = 0,329, ou seja:

Logo, a quantidade de kVAr a ser instalada para que o fator de potência aumente de 70%

para 95% é dada pela diferença entre os kVAr calculados, ou seja:

kVAr = 1,020 x kW = 1,020 x 500 ==> kVAr = 510

kVAr = 0,329 x kW = 0,329 x 500 ==> kVAr = 164,5

kVAr (à instalar) = 510 - 164,5 ==> kVAr (à instalar) = 345,5

CÁLCULO FATOR DE POTÊNCIACÁLCULO FATOR DE POTÊNCIA


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3) Supondo a tensão constante, as correntes antes e depois da instalação dos capacitores

são calculadas através das expressões :

Para cos ϕ = 70 % : I = kVA / 3 x E ==> I = 714,29 / 3 x 220 ==> I = 1,87 kA

Para cos ϕ = 95 % : I = kVA / 3 x E ==> I = 526,32 / 3 x 220 ==> I = 1,38 kA

A redução de kVA é dada então através da diferença entre os kVA:

kVA (cos ϕ = 70 % ) - kVA (cos ϕ = 95 % ) = 714,29 - 526,32

Logo, tem-se ==> kVA(de redução) = 187,97

2) As potências aparente com cos ϕ = 70 % e cos ϕ = 95 % são :

kVA (cos ϕ = 70 % ) = kW / cos ϕ = 500 / 0,70 ==> kVA = 714,29

kVA (cos ϕ = 95 % ) = kW / cos ϕ = 500 / 0,95 ==> kVA = 526,32


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T A B E L A 1

kW/kVA ou cos ϕ ϕ kVAr/kVA kVAr/kW kW/kVA ou cos ϕ ϕ kVAr/kVA kVAr/kW 1,00 0,000 0,000 0,50 0,866 1,7320,99 0,141 0,142 0,49 0,872 1,7790,98 0,199 0,203 0,48 0,877 1,8280,97 0,243 0,251 0,47 0,883 1,8780,96 0,280 0,292 0,46 0,888 1,9300,95 0,312 0,329 0,45 0,893 1,9850,94 0,341 0,363 0,44 0,898 2,0410,93 0,368 0,395 0,43 0,903 2,1000,92 0,392 0,426 0,42 0,908 2,1610,91 0,415 0,456 0,41 0,912 2,2250,90 0,436 0,484 0,40 0,917 2,2910,89 0,456 0,512 0,39 0,921 2,3610,88 0,475 0,540 0,38 0,925 2,4340,87 0,493 0,567 0,37 0,929 2,5110,86 0,510 0,593 0,36 0,933 2,5920,85 0,527 0,620 0,35 0,937 2,6760,84 0,543 0,646 0,34 0,940 2,7660,83 0,558 0,672 0,33 0,944 2,8610,82 0,572 0,698 0,32 0,947 2,9610,81 0,586 0,724 0,31 0,951 3,0670,80 0,600 0,750 0,30 0,954 3,1800,79 0,613 0,776 0,29 0,957 3,3000,78 0,626 0,802 0,28 0,960 3,4290,77 0,638 0,829 0,27 0,963 3,5660,76 0,650 0,855 0,26 0,966 3,7140,75 0,661 0,882 0,25 0,968 3,8730,74 0,673 0,909 0,24 0,971 4,0450,73 0,683 0,936 0,23 0,973 4,2310,72 0,694 0,964 0,22 0,975 4,4340,71 0,704 0,992 0,21 0,978 4,6560,70 0,714 1,020 0,20 0,980 4,8990,69 0,724 1,049 0,19 0,982 5,1670,68 0,733 1,078 0,18 0,984 5,4650,67 0,742 1,108 0,17 0,985 5,7970,66 0,751 1,138 0,16 0,987 6,1690,65 0,760 1,169 0,15 0,989 6,5910,64 0,768 1,201 0,14 0,990 7,0730,63 0,777 1,233 0,13 0,992 7,6270,62 0,785 1,265 0,12 0,993 8,2730,61 0,792 1,299 0,11 0,994 9,0360,60 0,800 1,333 0,10 0,995 9,9500,59 0,807 1,368 0,09 0,996 11,0660,58 0,815 1,405 0,08 0,997 12,4600,57 0,822 1,441 0,07 0,998 14,2510,56 0,828 1,479 0,06 0,998 16,6370,55 0,835 1,518 0,05 0,999 19,9750,54 0,842 1,559 0,04 0,999 24,9800,53 0,848 1,600 0,03 1,000 33,3180,52 0,854 1,643 0,02 1,000 49,9900,51 0,860 1,687 0,01 1,000 99,995

0,00 1,000

RELAÇÃO ENTRE OS VALORES DE :

kW/kVA (cos ϕ ϕ) , kVAr/kVA e kVAr/kW


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RELAÇÕES TRIGONOMÉTRICASRELAÇÕES TRIGONOMÉTRICAS

GRAU SENO CO-SENO TANGENTE GRAU SENO CO-SENO TANGENTE

0 0,00000 1,00000 0,00000 46 0,71934 0,69466 1,035531 0,01745 0,99985 0,01746 47 0,73135 0,68200 1,072372 0,03490 0,99939 0,03492 48 0,74314 0,66913 1,110613 0,05234 0,99863 0,05241 49 0,75471 0,65606 1,150374 0,06976 0,99756 0,06993 50 0,76604 0,64279 1,191755 0,08716 0,99619 0,08749 51 0,77715 0,62932 1,234906 0,10453 0,99452 0,10510 52 0,78801 0,61566 1,279947 0,12187 0,99255 0,12278 53 0,79864 0,60182 1,327048 0,13917 0,99027 0,14054 54 0,80902 0,58779 1,376389 0,15643 0,98769 0,15838 55 0,81915 0,57358 1,4281510 0,17365 0,98481 0,17633 56 0,82904 0,55919 1,4825611 0,19081 0,98163 0,19438 57 0,83867 0,54464 1,5398612 0,20791 0,97815 0,21256 58 0,84805 0,52992 1,6003313 0,22495 0,97437 0,23087 59 0,85717 0,51504 1,6642814 0,24192 0,97030 0,24933 60 0,86603 0,50000 1,7320515 0,25882 0,96593 0,26795 61 0,87462 0,48481 1,8040516 0,27564 0,96126 0,28675 62 0,88295 0,46947 1,8807317 0,29237 0,95630 0,30573 63 0,89101 0,45399 1,9626118 0,30902 0,95106 0,32492 64 0,89879 0,43837 2,0503019 0,32557 0,94552 0,34433 65 0,90631 0,42262 2,1445120 0,34202 0,93969 0,36397 66 0,91355 0,40674 2,2460421 0,35837 0,93358 0,38386 67 0,92050 0,39073 2,3558522 0,37461 0,92718 0,40403 68 0,92718 0,37461 2,4750923 0,39073 0,92050 0,42447 69 0,93358 0,35837 2,6050924 0,40674 0,91355 0,44523 70 0,93969 0,34202 2,7474825 0,42262 0,90631 0,46631 71 0,94552 0,32557 2,9042126 0,43837 0,89879 0,48773 72 0,95106 0,30902 3,0776827 0,45399 0,89101 0,50953 73 0,95630 0,29237 3,2708528 0,46947 0,88295 0,53171 74 0,96126 0,27564 3,4874129 0,48481 0,87462 0,55431 75 0,96593 0,25882 3,7320530 0,50000 0,86603 0,57735 76 0,97030 0,24192 4,0107831 0,51504 0,85717 0,60086 77 0,97437 0,22495 4,3314832 0,52992 0,84805 0,62487 78 0,97815 0,20791 4,7046333 0,54464 0,83867 0,64941 79 0,98163 0,19081 5,1445534 0,55919 0,82904 0,67451 80 0,98481 0,17365 5,6712835 0,57358 0,81915 0,70021 81 0,98769 0,15643 6,3137536 0,58779 0,80902 0,72654 82 0,99027 0,13917 7,1153737 0,60182 0,79864 0,75355 83 0,99255 0,12187 8,1443538 0,61566 0,78801 0,78129 84 0,99452 0,10453 9,5143639 0,62932 0,77715 0,80978 85 0,99619 0,08716 11,4300540 0,64279 0,76604 0,83910 86 0,99756 0,06976 14,3006741 0,65606 0,75471 0,86929 87 0,99863 0,05234 19,0811442 0,66913 0,74314 0,90040 88 0,99939 0,03490 28,6362543 0,68200 0,73135 0,93252 89 0,99985 0,01745 57,2899644 0,69466 0,71934 0,96569 90 1,00000 0,00000 45 0,70711 0,70711 1,00000

RELAÇÕES TRIGONOMÉTRICAS NO TRIÂNGULO RETÂNGULO


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BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA

1. Creder, Hélio. Instalações Elétricas 13a Edição. Editora LTC. Rio de Janeiro - RJ.

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5. Apostila Anglo. 27 . Física - Eletrodinâmica.

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8. Manual Pirelli de Instalações Elétricas. Editora Pini.

9. NTC 9-01100 – Fornecimento em tensão secundária de distribuição.

Catálogos Técnicos:

v Siemens

v Weg

v GE

v Osram

v Ficap

v Universal Peletri

v Catálogo geral de lâmpadas fluorescentes

eletricista industrial partida

Engineering