instalações elétricas industriais

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IINNSSTTAALLAAEESS

EELLTTRRIICCAASS

IINNDDUUSSTTRRIIAAIISS

SENAI Servio Nacional de Aprendizagem

Industrial

Centro de Formao Profissional

AFONSO GRECO

Sumrio APRESENTAO ............................................................................................. 05 1. CONTATORES .............................................................................................. 06

1.1 Tipos ......................................................................................................... 06 1.2 Construo ................................................................................................ 07 1.3 Funcionamento ......................................................................................... 11 1.4 Montagem ................................................................................................ 11 1.5 Vantagens ................................................................................................ 12 1.6 Normas .................................................................................................... 12 1.7 Defeitos nos Contatores ........................................................................... 15

2. DISPOSITIVOS DE PROTEO E COMANDO ........................................... 18

2.1 Fusveis ..................................................................................................... 18 2.2 Rels ........................................................................................................ 23 2.3 Disjuntor Industrial .................................................................................... 28

2.3.1 Dispositivos de Proteo ................................................................. 31 2.4 Dispositivo de Comando Mecnico Manual .............................................. 35

3. CHAVES AUXILIARES TIPO BOTOEIRA .................................................... 37

3.1 Construo ................................................................................................ 37 3.2 Sinalizao ................................................................................................ 38

4. DIAGRAMAS DE COMANDOS ELTRICOS ............................................... 41

4.1 Diagrama Multifilar Completo .................................................................... 41 4.2 Diagrama do Circuito Principal ................................................................. 42 4.3 Diagrama do Circuito de Comando ........................................................... 43

5. RELS DE TEMPO ........................................................................................ 44 6. TRANSFORMADORES PARA COMANDOS ................................................ 47 7. MOTORES MONOFSICOS ......................................................................... 50

7.1 Ligao de Motores Monofsicos ............................................................. 50 7.2 Ligao de um Motor Monofsico com Chave de Reverso Manual ....... 51 7.3 Diagramas Unifilar e Multifilar da Instalao de um

Motor Monofsico com Chave de Reverso ........... 54 7.4 Aplicao de um Motor Monofsico em uma Motobomba ....................... 56 7.5 Exerccios ................................................................................................. 58

8. MOTORES TRIFSICOS .............................................................................. 59 8.1 Ligao dos Motores Trifsicos ................................................................ 60 8.2 Sistema de Partida de Motores Trifsicos ................................................ 65 8.3 Tipos de Partida ........................................................................................ 67

8.3.1 Partida Direta .................................................................................. 67 8.3.2 Partida Indireta ................................................................................ 68 8.3.3 Partida por Ligao Estrela-Tringulo ............................................. 68 8.3.4 Partida por Autotransformador ........................................................ 70 8.3.5 Partida por Resistncia Rotrica ..................................................... 72

9. SENSORES DE PROXIMIDADE ................................................................... 74

9.1 Sensores Indutivos ................................................................................... 74 9.2 Sensores Capacitivos ............................................................................... 75 9.3 Configurao Eltrica de Alimentao e Sadas dos Sensores ................ 76 9.4 Mtodo de Ligao dos Sensores ............................................................ 78 9.5 Sensores ticos ........................................................................................ 80 9.6 Sensor Fotoeltrico com Fibra tica ........................................................ 81 9.7 Sensores Magnticos ............................................................................... 82

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS .................................................................. 83

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Centro de Formao Profissional Afonso Greco

Apresentao

Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade do conhecimento.

Peter Drucker O ingresso na sociedade da informao exige mudanas profundas em todos os perfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produo, coleta, disseminao e uso da informao. O SENAI, maior rede privada de educao profissional do pas,sabe disso , e ,consciente do seu papel formativo , educa o trabalhador sob a gide do conceito da competncia: formar o profissional com responsabilidade no processo produtivo, com iniciativa na resoluo de problemas, com conhecimentos tcnicos aprofundados,

flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e conscincia da necessidade de

educao continuada. Vivemos numa sociedade da informao. O conhecimento , na sua rea tecnolgica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualizao se faz necessria. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliogrfico, da sua infovia, da conexo de suas escolas rede mundial de informaes internet- to importante quanto zelar pela produo de material didtico. Isto porque, nos embates dirios,instrutores e alunos , nas diversas oficinas e laboratrios do SENAI, fazem com que as informaes, contidas nos materiais didticos, tomem sentido e se concretizem em mltiplos conhecimentos. O SENAI deseja , por meio dos diversos materiais didticos, aguar a sua curiosidade, responder s suas demandas de informaes e construir links entre os diversos conhecimentos, to importantes para sua formao continuada !

Gerncia de Educao e Tecnologia

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11.. CCOONNTTAATTOORREESS

Neste captulo estudaremos um dispositivo de manobra mecnica usado no comando de motores e na proteo contra sobrecorrente, quando acoplado a rels de sobrecarga. Esse dispositivo chama-se contator. Suas caractersticas, utilizao e funcionamento so aqui apresentados para que voc possa utiliz-lo corretamente. Contatores so dispositivos de manobra mecnica, acionados eletromagneticamente, construdos para uma elevada freqncia de operao. De acordo com a potncia (carga), o contator um dispositivo de comando do motor e pode ser usado individualmente, acoplado a rels de sobrecarga, na proteo de sobrecorrente. Certos tipos de contatores tm a capacidade de estabelecer e interromper correntes de curto-circuito.

1.1 TIPOS Basicamente, existem dois tipos de contatores: - contatores para motores; - contatores auxiliares. Esses dois tipos de contatores so semelhantes. O que os diferencia so algumas caractersticas mecnicas e eltricas. Assim, os contatores para motores caracterizam-se por apresentar: - dois tipos de contatos com capacidade de carga diferentes chamados

principais e auxiliares; - maior robustez de construo; - possibilidade de receberem rels de proteo; - cmara de extino de arco voltaico; - variao de potncia da bobina do eletrom de acordo com o tipo de contator; - tamanho fsico de acordo com a potncia a ser comandada; - possibilidade de ter a bobina do eletrom com secundrio.

Figura 1.1 Contator para motor

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Os contatores auxiliares so usados para aumentar o nmero de contatos auxiliares dos contatores de motores, para comandar contatores de elevado consumo na bobina, para evitar repique, e para sinalizao. Esses contatores caracterizam-se por apresentar: - tamanho fsico varivel conforme o nmero de contatos; - potncia do eletrom praticamente constante; - corrente nominal de carga mxima de 10A para todos os contatos; - ausncia de necessidade de rel de proteo e de cmara de extino. Um contator auxiliar mostrado na ilustrao a seguir.

Figura 1.2 Contator auxiliar

1.2 CONSTRUO Os principais elementos construtivos de um contator so: - contatos; - sistema de acionamento; - carcaa; . - cmara de extino de arco-voltaico. Contatos dos Contatores e Pastilhas Os contatos so partes especiais e fundamentais dos contatores, destinados a estabelecer a ligao entre as partes energizadas e no-energizadas de um circuito ou, ento, interromper a ligao de um circuito. So constitudos de pastilhas e suportes. Podem ser fixos ou mveis, simples ou em ponte.

Figura 1.3 Contato simples e contato em ponte

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Os contatos mveis so sempre acionados por um eletrom pressionado por moIas. Estas devem atuar uniformemente no conjunto de contatos e com presso determinada, conforme a capacidade para a qual os contadores foram projetados.

Figura 1.4 Contator aberto e contator fechado

Para os contatos simples, a presso da mola regulvel e sua utilizao permite a montagem de contatos adicionais.

Figura 1.5 Contator simples.

Os contatos simples tm apenas uma abertura. Eles so encontrados em contatores de maior potncia.

Figura 1.6 Contator com contato simples para grande potncia

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Os contatos so construdos em formatos e tamanhos determinados pelas caractersticas tcnicas do contator. So classificados em principal e auxiliar. Os contatos principais tm a funo de estabelecer e interromper correntes de motores e chavear cargas resistivas ou capacitivas. O contato realizado por meio de placas de prata cuja vida til termina quando elas esto reduzidas a 1/3 de seu volume inicial. Os contatos auxiliares so dimensionados para a comutao de circuitos auxiliares para comando, para sinalizao e para intertravamento eltrico. So dimensionados apenas para a corrente de comando e podem ser de abertura retardada para evitar perturbaes no comando. Podem ser do tipo NA ( normalmente aberto) ou NF ( normalmente fechado) de acordo com sua funo. Sistema de Acionamento O acionamento dos contatores pode ser feito com corrente alternada ou com corrente contnua. Para o acionamento com CA, existem anis de curto-circuito que se situam sobre o ncleo fixo do contator e evitam o rudo por meio da passagem da CA por zero. Um entreferro reduz a remanncia aps a interrupo da tenso de comando e evita o colamento do ncleo. Aps a desenergizao da bobina de acionamento, o retomo dos contatos principais (bem como dos auxiliares) para a posio original de repouso garantido pelas molas de compresso. O acionamento com CC no possui anis de curto-circuito. Alm disso, possui uma bobina de enrolamento com derivao, na qual uma das derivaes serve para o atracamento e a outra para manuteno. Um contato NF inserido no circuito da bobina e tem a funo de curto-circuitar parte do enrolamento durante a etapa do atracamento. Veja representao esquemtica a seguir.

Figura 1.7 Acionamento

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O enrolamento com derivao tem a funo de reduzir a potncia absorvida pela bobina, aps o fechamento do contator, evitando o superaquecimento ou a queima da bobina. O ncleo macio, pois, sendo a corrente constante, o fluxo magntico tambm o ser. Com isso, no haver fora eletromotriz no ncleo nem circulao de correntes parasitas.

O sistema de acionamento com CC recomendado para aplicao em circuitos, onde os demais equipamentos de comando so sensveis aos efeitos das tenses induzidas pelo campo magntico de corrente alternada. Enquadram-se, nesse caso, os componentes CMOS e os microprocessadores, presentes em circuitos que compem acionamentos de motores que utilizam conversores e/ou CLPs (controladores programveis).

Carcaa

constituda de duas partes simtricas (tipo macho e fmea) unidas por meio de grampos.

Retirando-se os grampos de fechamento da tampa frontal do contator, possvel abri-lo e inspecionar seu interior, bem como substituir os contatos principais e os da bobina.

A substituio da bobina feita pela parte superior do contator, atravs da retirada de quatro parafusos de fixao para o suporte do ncleo.

Cmara de Extino de Arco Voltaico

um compartimento dos seccionadores que envolve os contatos principais. Sua funo extinguir a fasca ou arco voltaico, que surge quando um circuito eltrico interrompido.

Figura 1.8 - x = linha de fora magntica entrando

. = linha de fora magntica saindo

Com a cmara de extino de cermica, a extino do arco provocada por refrigerao intensa e pelo repuxo do ar.

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Figura 1.9 Extino do arco com cmara de extino de cermica

1.3 FUNCIONAMENTO Como j sabemos, uma bobina eletromagntica, quando alimentada por uma corrente eltrica, forma um campo magntico. No contator, ele se concentra no ncleo fixo e atrai o ncleo mvel. Como os contatos mveis esto acoplados mecanicamente com o ncleo mvel, o deslocamento deste no sentido do ncleo fixo movimenta os contatos mveis. Quando o ncleo mvel se aproxima do fixo, os contatos mveis tambm devem se aproximar dos fixos de tal forma que, no fim do curso do ncleo mvel, as peas fixas e mveis do sistema de comando eltrico estejam em contato e sob presso suficiente. O comando da bobina efetuado por meio de uma botoeira ou chave-bia com duas posies, cujos elementos de comando esto ligados em srie com as bobinas. A velocidade de fechamento dos contatores resultado da fora proveniente da bobina e da fora mecnica das molas de separao que atuam em sentido contrrio. As molas so tambm as nicas responsveis pela velocidade de abertura do contator, o que ocorre quando a bobina magntica no estiver sendo alimentada ou quando o valor da fora magntica for inferior fora das molas.

1.4 MONTAGEM Os contatores devem ser montados, de preferncia verticalmente, em local que no esteja sujeito trepidao. Em geral, permitida uma inclinao mxima do plano de montagem de 22,5 em relao vertical, o que permite a instalao em navios. Na instalao de contatores abertos, o espao livre em frente cmara deve ser de no mnimo 45mm. Intertravamento de Contatores O intertravamento um sistema de segurana eltrico ou mecnico, destinado a evitar que dois ou mais contatores se fechem acidentalmente ao mesmo tempo, o que provocaria curto-circuito ou mudana na seqncia de funcionamento de um determinado circuito.

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1 3 5

2 4 6

A1 (a)

A2 (b)

Contator

1 3 5

2 4 6

12 14

11

Rel

1.5 VANTAGENS Os contatores apresentam as seguintes vantagens: - comando distncia; - elevado nmero de manobras; - grande vida til mecnica; - pequeno espao para montagem; - garantia de contato imediato; - tenso de operao de 85 a 110% da tenso nominal prevista para o contator.

1.6 NORMAS

A normalizao na identificao dos contatores e demais dispositivos de manobra de baixa tenso, o meio utilizado para tornar mais uniforme a execuo de projetos de comandos e facilitar a localizao e funo destes elementos na instalao.

Contatos Principais

So numerados de acordo com a norma DIN EM 50011. Os terminais de entrada 1, 3 e 5 voltam-se para a rede (fonte) enquanto os terminais de sada 2, 4 e 6 voltam-se para o motor (carga), sendo os terminais de alimentao da bobina identificados por A1 e A2 ou ainda a e b.

Figura 1.10 - Identificao dos contatos de um contator e um rel de sobrecarga

Contatos Auxiliares

So identificados por nmeros de dois dgitos de acordo com a norma DIN EM 50011, respeitadas as determinaes de seqenciamento,funo e disposio mecnica.

Seqenciamento: o primeiro dgito integrante da identificao de um contato auxiliar indica a posio ocupada pelo mesmo a partir da esquerda. Funo: a funo do contato indicada pelo segundo dgito, conforme o convencionado pela norma, como segue:

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3

1

Contato Normalmente Fechado (NF) (abridor) 2

Contato Normalmente Aberto (NA) (fechador)

Contato Normalmente Fechado Atrasado na Abertura (abridor atrasado) 6 7

Contato Normalmente Aberto Adiantado no Fechamento (fechador adiantado)

Figura 1.11 - Contatos auxiliares

Os casos da folha representam as funes usuais em contatores sendo o nmero superior, o de entrada e o inferior, o de sada. Veja o exemplo de um contator auxiliar (especificao do contator - terminao E).

Figura 1.12 Especificao do contator - terminao E

Na especificao de um contator, os dgitos numricos de identificao tm os seguintes significados: 1 dgito = nmero de contatores fechadores 2 dgito = nmero de contatores abridores 3 dgito = nmero de contatos comutadores No existindo contatos ou abridores, deve ser escrito, na posio correspondente, o algarismo 0. Independente do tipo de construo do equipamento, as identificaes de terminais e smbolos para contatores auxiliares vm indicadas na DIN 46199. Os contatores auxiliares duplos e rels de ligao tm normalizado tambm o posicionamento fsico dos contatos.

3

4 5

8

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44 32 22 14

Disposio Mecnica Alm da codificao normal de seqenciamento e funo dos contatos auxiliares, existe ainda uma nomenclatura dependente da disposio mecnica destes, a saber:

- Terminao E: esta terminao, destinada disposio preferencial, dita que

em seqncia de dois contatos, sendo 1NA + 1NF, tem-se sempre em primeiro o contato normalmente aberto (NA), seguido normalmente fechado (NF). J que nas seqncias com nmero de contatos superior a dois, tem um contato NA iniciando a seqncia, seguido de todos os NF, e aps estes os NA restantes. Assim, respeitadas as condies citadas, acrescente-se especificao do contator a terminao E.

Figura 1.13 - Exemplo de um contator auxiliar CAW 04.22E (Fabricao WEG)

- Terminao Z: existem situaes em que as caractersticas construtivas do

contator no permitem a disposio preferencial E. Nestes casos, opta-se pela variante Z, que dita para qualquer seqncia, que tenha-se em primeiro lugar todos os contatos NA, seguidos de todos NF.

Figura 1.14 - Exemplo de um contator auxiliar CAW 04.22Z (Fabricao WEG)

Figura 1.15 - Contatos de um rel de sobrecarga

13 43 21 31

34 22 44 14

95

96 98

95 97

98 96

13 21 31 43 A1

A2

A1

A2

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1.7 DEFEITOS NOS CONTATORES

J sabemos que os contatores so dispositivos de manobra mecnica acionados eletromagneticamente, utilizados como dispositivos de comando de motores ou como dispositivos de proteo contra sobrecarga, se acoplados a rels. Estudaremos, agora, os defeitos mais comuns nos contatores e os problemas causados nos circuitos eltricos por eles comandados. A tabela a seguir, mostra uma lista dos defeitos eltricos mais comuns apresentados pelos contatores e suas provveis causas.

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Defeito Causas

Contator no liga

Fusvel de comando queimado. Rel trmico desarmado. Comando interrompido. Bobina queimada

Contator no desliga

Linhas de comando longas (efeito de colamento capacitivo). Contatos soldados.

Faiscamento excessivo

Instabilidade da tenso de comando por: regulao pobre da fonte; linhas extensas e de pequena seo; correntes de partida muito altas; subdimensionamento do transformador de comando com diversos contatores operando simultaneamente. Fornecimento irregular de comando por: botoeiras com defeito; chaves fim-de-curso com defeito.

Contator zumbe

Corpo estranho no entreferro. Anel de curto-circuito quebrado. Bobina com tenso ou freqncia errada. Superfcie dos ncleos (mvel e fixo) sujas ou oxidadas, especialmente aps longas paradas. Fornecimento oscilante de contato no circuito de comando. Quedas de tenso durante a partida de motores.

Rel trmico atua e o motor no

atinge a rotao normal (contator com rel)

Rel inadequado ou mal regulado. Tempo de partida muito longo. Freqncia muito alta de ligaes. Sobrecarga no eixo.

Bobina magntica se aquece

Localizao inadequada da bobina. Ncleo mvel preso s guias. Curto-circuito entre as espiras por deslocamento ou remoo de capa isolante (em CA). Curto-circuito entre a bobina e o ncleo e por deslocamento da camada isolante. Saturao do ncleo, cujo calor se transmite bobina.

Bobina se queima

Sobretenso. Ligao em tenso errada. Subtenso (principalmente em CC). Corpo estranho no entreferro.

Contatos sobreaquecem

Carga excessiva. Presso inadequada entre contatos. Dimenses inadequadas dos contatos Sujeira na superfcie dos contatos. Superfcie insuficiente para a troca de calor com o meio ambiente. Oxidao (contatos de cobre). Acabamento e formato inadequados das superfcies de contato.

Contatos se fundem

Correntes de ligao elevadas (como na comutao de transformadores a vazio). Comandos oscilantes. Ligao em curto-circuito. Comutao estrela-tringulo defeituosa.

Contatos se desgastam excessivamente

Arco voltaico. Sistema de desligamento por deslizamento (remove certa quantidade de material a cada manobra).

Isolao defeituosa Excessiva umidade do ar. Dieltrico recoberto ou perfurado por insetos, poeira e outros corpos. Presena de xidos externos provenientes de material de solda.

Tabela 1.1

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Defeitos Mecnicos Os defeitos mecnicos so provenientes da prpria construo do dispositivo, das condies de servio e do envelhecimento do material. Salientam-se em particular: - lubrificao deficiente; - formao de ferrugem; - temperaturas muito elevadas; - molas inadequadas; - trepidao no local da montagem. Ricochete Entre Contatos Ricochete a abertura ou afastamento entre contatos aps o choque no momento da ligao. Isso conseqncia da energia cintica presente em um dos contatos. O ricochete reduz sensivelmente a vida til das peas de contato, especialmente no caso de cargas com altas correntes de partida. Isso acontece, porque o arco que se estabelece a cada separao sucessiva dos contatos vaporiza o material das pastilhas. Visando reduo de custos, o tempo de ricochete deve ser reduzido para 0,5ms. Baixa velocidade de manobra, reduzidas massas de contato mveis e forte presso nas molas so algumas condies que diminuem o tempo do ricochete. Os contatores modernos so praticamente livres de ricochete. Na ligao, eles acusam um desgaste de material de contato equivalente a 1/10 do desgaste para desligamento sob corrente nominal. Assim, a corrente de partida de motores no tem influncia na durabilidade dos contatos.

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22.. DDIISSPPOOSSIITTIIVVOOSS DDEE PPRROOTTEEOO EE CCOOMMAANNDDOO

Os dispositivos de segurana e proteo so componentes que, inseridos nos circuitos eltricos, servem para interromp-los quando alguma anomalia acontece. So tambm as partes integrantes de um disjuntor industrial que, ao ser alterada uma grandeza eltrica (corrente ou tenso), age mecanicamente sobre o elemento de comando dos contatos, provocando a interrupo do circuito. Nesse captulo, veremos os dispositivos empregados para proteo dos motores. Para atender esse contedo com mais facilidade, necessrio ter conhecimentos anteriores sobre corrente eltrica, picos de correntes dos motores e sistemas de partida.

2.1 FUSVEIS

So inseridos nos circuitos para interromp-los em situaes anormais de corrente, como curto-circuito ou sobrecargas de longa durao. De modo geral, so classificados segundo a tenso de alimentao em alta ou baixa tenso, e, tambm, segundo as caractersticas de desligamento em efeito rpido ou retardado.

Fusveis de Efeito Rpido

Os fusveis de efeito rpido so empregados em circuitos em que no h variao considervel de corrente entre a fase de partida e a de regime normal de funcionamento. Esses fusveis so ideais para a proteo de circuitos com semicondutores (diodos e tiristores).

Fusveis de Efeito Retardado

Os fusveis de efeito retardado so apropriados para uso em circuitos, cuja corrente de partida atinge valores muitas vezes superiores ao valor da corrente nominal, e em circuitos que estejam sujeitos a sobrecargas de curta durao. Como exemplo desses circuitos, podemos citar os motores eltricos, as cargas indutivas e as cargas capacitivas em geral. Os mais comumente usados so os NH e DIAZED.

Figura 2.1 Fusveis NH e DIAZED

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Fusveis NH

Os fusveis NH suportam elevaes de corrente durante um certo tempo sem que ocorra fuso. Eles so empregados em circuitos sujeitos a picos de corrente e onde existem cargas indutivas e capacitivas. Sua construo permite valores padronizados de corrente que variam de 6 a 1000

A. Sua capacidade de ruptura sempre superior a 70kA com uma tenso mxima de 500V.

Construo dos Fusveis NH

Os fusveis NH so constitudos por duas partes: base e fusvel. A base fabricada de material isolante como a esteatita, o plstico ou o termofixo. Nela so fixados os contatos em forma de garras as quais esto acopladas molas que aumentam a presso de contato.

Figura 2.2 Base de montagem de fusveis do sistema NH

O fusvel possui corpo de porcelana de seo retangular. Dentro desse corpo, esto o elo fusvel e o elo indicador de queima, imersos em areia especial. Nas duas extremidades do corpo de porcelana, existem duas faces de metal que se encaixam perfeitamente nas garras da base.

Figura 2.3 Partes do fusvel NH

O elo fusvel feito de cobre em forma de lminas vazadas em determinados pontos para reduzir a seo condutora. O elo fusvel pode ainda ser fabricado em prata.

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Fusveis DIAZED

Os fusveis DIAZED podem ser de ao rpida ou retardada. Os de ao rpida so usados em circuitos resistivos, ou seja, sem picos de corrente. Os de ao retardada so usados em circuitos com motores e capacitores, sujeitos a picos de corrente. Esses fusveis so construdos para valores de, no mximo, 200 A. A capacidade de ruptura de 70kA com uma tenso de 500V.

Construo dos Fusveis DIAZED

O fusvel DIAZED (ou D) composto por base (aberta ou protegida), tampa, fusvel, parafuso de ajuste e anel. A base feita de porcelana dentro da qual est um elemento metlico roscado internamente e ligado externamente a um dos bornes. O outro borne est isolado do primeiro e ligado ao parafuso de ajuste.

Figura 2.4 A = Borne ligado ao corpo roscado B = Borne ligado ao parafuso de ajuste

A tampa, geralmente de porcelana, fixa o fusvel base e no inutilizada com a queima do fusvel. Ela permite inspeo visual do indicador do fusvel e sua substituio mesmo sob tenso.

Figura 2.5 Tampa do fusvel DIAZED

O parafuso de ajuste tem a funo de impedir o uso de fusveis de capacidade superior desejada para o circuito. A montagem do parafuso feita por meio de uma chave especial.

Figura 2.6 Parafuso de ajuste

O anel um elemento de porcelana com rosca interna, cuja funo proteger a rosca metlica da base aberta, pois evita a possibilidade de contatos acidentais na troca do fusvel.

Figura 2.7 Anel

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O fusvel um dispositivo de porcelana em cujas extremidades fixado um fio de cobre puro ou recoberto por uma camada de zinco. Ele fica imerso em areia especial, cuja funo extinguir o arco voltaico e evitar o perigo de exploso quando da queima do fusvel.

Figura 2.8 Viso interna do fusvel

O fusvel possui um indicador, visvel atravs da tampa, cuja corrente nominal identificada por meio de cores e que se desprende em caso de queima. Veja, na tabela a seguir, algumas cores e suas correntes nominais correspondentes.

Cor Intensidade de corrente (A)

Rosa 2

Marrom 4

Verde 6

Vermelho 10

Cinza 16

Azul 20

Amarelo 25

Preto 35

Branco 50

Laranja 63

Tabela 2.1

O elo indicador de queima constitudo de um fio muito fino ligado em paralelo com o elo fusvel. Em caso de queima do elo fusvel, o indicador de queima tambm se funde e provoca o desprendimento da espoleta.

Caractersticas e Instalao

As principais caractersticas dos fusveis DIAZED e NH so:

Corrente nominal: corrente mxima que o fusvel suporta continuamente sem interromper o funcionamento do circuito. Esse valor marcado no corpo de porcelana do fusvel. Corrente de curto-circuito: corrente mxima que deve circular no circuito e que deve ser interrompida instantaneamente.

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Capacidade de ruptura (kA): valor de corrente que o fusvel capaz de interromper com segurana. No depende da tenso nominal da instalao. Tenso nominal: tenso para a qual o fusvel foi construdo. Os fusveis normais para baixa tenso so indicados para tenses de servio de at 500V em CA e 600V em CC. Resistncia eltrica (ou resistncia hmica): grandeza eltrica que depende do material e da presso exercida. A resistncia de contato entre a base e o fusvel a responsvel por eventuais aquecimentos que podem provocar a queima do fusvel. Curva de relao tempo de fuso x corrente: curvas que indicam o tempo que o fusvel leva para desligar o circuito. Elas so variveis de acordo com o tempo, a corrente, o tipo de fusvel e so fornecidas pelo fabricante. Dentro dessas curvas, quanto maior for a corrente circulante, menor ser o tempo em que o fusvel ter que desligar. Veja a curva tpica abaixo: Figura 2.9 - IN: Corrente Nominal Icc: Corrente de curto-circuito Tcc: Tempo de desligamento para curto-circuito

A instalao dos fusveis DIAZED e NH deve ser no ponto inicial do circuito a ser protegido. Os locais devem ser arejados para que a temperatura se conserve igual do ambiente. Esses locais devem ser de fcil acesso para facilitar a inspeo e a manuteno. A instalao deve ser feita de tal modo que permita seu manejo sem perigo de choque para o operador.

Tempo de

Desligamento

Rpido

Retardado

T1

T2

Tcc

IN Corrente Icc

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Escolha do Fusvel

A escolha do fusvel feita considerando-se corrente nominal da rede, a malha ou circuito que se pretende proteger. Os circuitos eltricos devem ser dimensionados para uma determinada carga nominal dada pela carga que se pretende ligar. A escolha do fusvel deve ser feita de modo que qualquer anormalidade eltrica no circuito fique restrita ao setor onde ela ocorrer, sem afetar os outros. Dimensionamento

Para dimensionar um fusvel necessrio levar em considerao as seguintes grandezas eltricas:

- Corrente nominal do circuito ou ramal; - Corrente de curto-circuito; - Tenso nominal.

2.2 RELS

O rel um dispositivo de comando, ou seja, empregado na partida de motores no processamento de solda de ponto, no comando de laminadoras e prensas e no controle de iluminao de edifcios. Para compreender com mais facilidade o funcionamento desse dispositivo, necessrio ter conhecimentos anteriores sobre eletromagnetismo. Diferentemente dos fusveis, que se autodestroem, os rels abrem os circuitos em presena de sobrecarga, por exemplo, e continuam a ser usados aps sanada a irregularidade. Em relao aos fusveis, os rels apresentam as seguintes vantagens:

- Ao mais segura; - possibilidade de modificao do estado ligado para desligamento (e vice-

versa); - proteo do usurio contra sobrecargas mnimas dos limites predeterminados; - retardamento natural que permite picos de corrente prprios s partidas de

motores.

Tipos

Os rels usados como dispositivos de segurana podem ser eletromagnticos e trmicos. Os rels eletromagnticos funcionam com base na ao do eletromagnetismo, por meio do qual um ncleo de ferro prximo de uma bobina atrado, quando esta percorrida por uma corrente eltrica. Os mais comuns so de dois tipos:

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- Rel de mnima tenso; - Rel de mxima corrente.

O rel de mnima tenso recebe uma regulagem aproximadamente 20% menor do que a tenso nominal. Se a tenso abaixar a um valor prejudicial, o rel interrompe o circuito de comando da chave principal e, conseqentemente, abre os contatos dessa chave abrindo o circuito. Os rels de mnima tenso so aplicados principalmente em contatores e disjuntores.

Figura 2.10 - Esquema simplificado de um rel de mnima tenso

O rel de mxima corrente regulado para proteger um circuito contra excesso de corrente. Esse tipo de rel abre, indiretamente, o circuito principal, assim que a corrente atingir o limite da regulagem. A corrente elevada, ao circular pela bobina, faz com que o ncleo do rel atraia o fecho. Isto provoca a abertura do contato abridor e interrompe o circuito de comando.

Figura 2.11 Rel de mxima corrente

A regulagem desse tipo de rel feita aproximando-se ou afastando-se o fecho do ncleo. Quando o fecho afastado, necessrio uma corrente mais elevada para acionar o rel.

Trava

Bobina de Mnima Tenso

Ncleo Mvel

Contatos

Mola de Disparo

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Figura 2.12 Esquema simplificado de um rel de mxima corrente

Os rels trmicos, como dispositivos de proteo, controle ou comando do circuito eltrico, atua por efeito trmico provocado pela corrente eltrica. O elemento bsico dos rels trmicos o bimetal. O bimetal um conjunto formado por duas lminas de metais diferentes (normalmente ferro e nquel), sobrepostas e soldadas. Esses dois metais, de coeficientes de dilatao diferentes, formam um par metlico. Por causa da diferena de coeficiente de dilatao, se o par metlico for submetido a uma temperatura elevada, um dos metais do par vai dilatar mais que o outro. Por estarem fortemente unidos, o metal de menor coeficiente de dilatao provoca o encurvamento do conjunto para o seu lado, afastando o conjunto de um ponto determinado.

Figura 2.13 Representao esquemtica da atuao dos rels trmicos

Trava

Bobina de Corrente

Contatos

Mola de Disparo

Elemento Aquecedor Contatos

Bimetal

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Esse movimento usado para disparar um gatilho ou abrir um circuito, por exemplo. Portanto, essa caracterstica do bimetal permite que o rel exera o controle de sobrecarga para proteo dos motores. Os rels trmicos para proteo de sobrecarga so:

- diretos; - indiretos; - com reteno.

Os rels trmicos diretos so aquecidos pela passagem da corrente de carga pelo bimetal. Havendo sobrecarga, o rel desarma o disjuntor. Embora a ao bimetal seja lenta, o desligamento dos contatos brusco ao do gatilho. Essa abertura rpida impede a danificao ou soldagem dos contatos.

Figura 2.13 - Representao esquemtica de um rel trmico direto armado

Figura 2.14 - Representao esquemtica de um rel trmico direto desligado por

sobrecarga

Nos circuitos trifsicos, o rel trmico possui trs lminas bimetlicas (A,B,C), que atuam conjuntamente quando houver sobrecarga equilibrada.

Armado

Bimetal

Contatos

R

Gatilho

R Desligado

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Figura 2.15 Representao esquemtica das lminas bimetlicas do rel trmico

Os rels trmicos indiretos so aquecidos por um elemento aquecedor indireto que transmite calor ao bimetal e faz o rel funcionar.

Figura 2.16 Rel trmico indireto

Os rels trmicos com reteno possuem dispositivos que travam os contatos na posio desligados, aps atuao do rel. Para que os contatos voltem a operar, necessrio soltar, manualmente a trava por meio de um boto especfico. O rel, ento, estar pronto para funcionar novamente.

Figura 2.17 Rel trmico com reteno

Observao: necessrio sempre verificar o motivo por que o rel desarmou, antes de arm-lo novamente.

Os rels trmicos podem ser ainda compensados ou diferenciais. O rel trmico compensado possui um elemento interno que compensa as variaes da temperatura ambiente.

A B C

D

P

M

1

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O rel trmico diferencial (ou falta de fase) dispara mais rapidamente que o normal, quando h falta de uma fase ou sobrecarga em uma delas. Assim, um rel diferencial, regulado para disparar em cinco minutos com cargas de 10 A, dispara antes, se faltar uma fase.

Figura 2.18 Curva caracterstica da relao tempo/corrente de desarme

No eixo horizontal (abcissas), encontram-se os valores mltiplos da corrente de regulagem (XIe) e no eixo vertical (ordenadas), o tempo de desarme (t). A curva 3 representa o comportamento dos rels quando submetidos a sobrecarga tripolar e a curva 2 para sobrecarga bipolar. Os valores de desligamento so vlidos para sobrecarga a partir da temperatura ambiente, ou seja, sem aquecimento prvio (estado frio). Para rels que operam em temperatura normal de trabalho e sob corrente nominal (rels pr-aquecidos), deve-se considerar os tempos de atuao em torno de 25 a 30% dos valores das curvas. Isso acontece porque os bimetlicos j tero sofrido aproximadamente 70% do deslocamento necessrio para o desarme, quando pr-aquecidos pela passagem da corrente nominal.

2.3 DISJUNTOR INDUSTRIAL

um dispositivo de manobra mecnico, utilizado para comandar motores eltricos trifsicos.

Composio

O disjuntor industrial composto basicamente por:

- Bornes de ligao; - Cmara de extino de arco; - Contatos principais;

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1-Dispositivo de manobra mecnico 2-Cmara de extino 3-Contatos principais 4-Rel de sobrecorrente 5-Bornes de ligao 6-Rel trmico de sobrecarga

- Rel de sobrecorrente (curto-circuito); - Rel trmico de sobrecarga; - Dispositivo de manobra mecnico.

Figura 2.18 - Estrutura bsica de um disjuntor industrial

Aplicao

Os disjuntores industriais so utilizados para estabelecer, conduzir e interromper correntes sob condies normais do circuito, assim como interromper correntes sob condies anormais do circuito, como por exemplo, curto-circuito, sobrecarga ou queda de tenso. So utilizados tambm para manobra de motores, para derivaes de redes ou protees de outros circuitos.

Caractersticas

As caractersticas eltricas mais importantes do disjuntor industrial, e, que devem ser observadas pelo eletricista so:

Tenso nominal: a tenso nominal dos disjuntores industriais em baixa tenso normalmente dimensionada para tenses desde 220 a 660V.

Corrente nominal: varia desde alguns dcimos de ampere at 1600 A, dependendo do tipo de disjuntor, aplicao e fabricante. A escolha do disjuntor deve ser realizada de modo que a sua faixa de operao esteja dentro da corrente nominal de carga.

Freqncia: os disjuntores industriais so fabricados para trabalharem em freqncias iguais s da rede onde vo ser utilizados. Existem fabricaes de disjuntores desde 40Hz at 60Hz.

Tanto na instalao como na compra, estes dados devem ser considerados, sempre observando as caractersticas eltricas do equipamento ou circuito em que vai ser utilizado.

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Tipos

No mercado brasileiro, so poucas as indstrias que produzem este tipo de disjuntor. Mesmo assim, existe uma grande variedade de modelos e tipos de disjuntor industrial.

Figura 2.19 Modelos de disjuntores industriais

Cada modelo possui uma faixa de aplicao e tem caractersticas prprias, devendo ser consultados os catlogos dos fabricantes para se determinar o tipo a ser utilizado.

Funcionamento

O funcionamento do disjuntor industrial muito simples. Vejamos como feita a manobra.

Na ligao: estando energizados os bornes do disjuntor e acionando-se o dispositivo mecnico manual at o travamento, haver a reteno dos contatos principais, fechando-se assim, o circuito entre a rede e a carga.

Figura 2.20 Disjuntor industrial na ligao

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Na interrupo: para interromper o circuito, voc deve acionar o dispositivo manual no sentido inverso ao realizado para fazer a ligao. Assim, destrava-se a reteno mecnica, abrindo-se os contatos e interrompendo o circuito.

Figura 2.21 Disjuntor industrial na interrupo

Nos disjuntores industriais, para serem ligados, h sempre uma ao mecnica manual sobre o disjuntor e, para a interrupo, o acionamento pode ser por ao mecnica manual (local), ou por acionamento eltrico distncia. 2.3.1 DISPOSITIVOS DE PROTEO

Os dispositivos de proteo so as partes integrantes de um disjuntor industrial que, ao ser alterada uma grandeza eltrica, (corrente ou tenso), age mecanicamente sobre o elemento de comando dos contatos, provocando a interrupo do circuito. Os dispositivos de proteo que integram o disjuntor industrial so o rel trmico de sobrecarga, o rel de sobrecorrente e o rel de subtenso. O rel trmico de sobrecarga utilizado no disjuntor industrial, sendo constitudo por uma lmina, um elemento resistor e um dispositivo disparador.

Figura 2.22 Rel trmico de sobrecarga

Quando uma corrente eltrica de intensidade superior prevista, circula atravs do elemento resistor, h um aquecimento da lmina bimetlica. Essa lmina por

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sua vez, se curva e aciona o dispositivo disparador ocasionando o destravamento da reteno mecnica dos contatos do disjuntor, abrindo assim, o circuito.

Figura 2.23 Representao esquemtica do funcionamento do rel trmico de sobrecarga

Este fenmeno s acontece quando o valor de corrente que circula pelo elemento resistor, ultrapassar o valor da regulagem estabelecida (sobrecarga). A funo do rel trmico de sobrecarga interromper o circuito de alimentao da carga quando esta solicitar da rede, uma corrente maior do que deve consumir em condies normais de trabalho. Exemplo

Em condies normais de trabalho, um motor trifsico solicita da rede uma corrente de 12 A . Em certo momento, ocorre uma pane na mquina que o motor aciona e este passa a solicitar da rede uma corrente de 15 A . Como o rel estava regulado para 13,2 A (ou seja, 10% a mais que a corrente nominal do motor), e a corrente que agora circula pelo elemento resistor maior que a regulada, haver ento o aquecimento da lmina bimetlica, conseqentemente o acionamento do disparador, destravamento dos contatos, abrindo-se ento o circuito e a imediata proteo do motor. J o rel de sobrecorrente utilizado no disjuntor industrial, sendo constitudo de um eletrom enrolado com poucas espiras de condutor de cobre de seco avantajada e de um dispositivo disparador.

Parte Mvel Do Eletrom Eletrom

Contatores

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Figura 2.24 Rel de sobrecorrente

A reteno mecnica dos contatos principais do disjuntor est ligada mecanicamente ao dispositivo disparador, e estes, parte mvel do ncleo do eletrom. A funo do rel de sobrecorrente interromper o circuito de alimentao da carga, quando houver um aumento de corrente, ocasionado por um curto-circuito. Quando houver um curto-circuito, uma corrente eltrica de grande intensidade circula atravs da bobina, aumentando o campo magntico que atrair, instantaneamente, a parte mvel do ncleo e, assim aciona o dispositivo disparador, ocasionando destravamento da reteno mecnica dos contatos do disjuntor, abrindo-se o circuito.

Figura 2.25 Rel de sobrecorrente no atuado

Figura 2.26 - Rel de sobrecorrente atuado

Nos disjuntores industriais, o rel de sobrecarga e o rel de sobrecorrente possuem funo conjunta de proteo carga. Ambos acionam o mesmo dispositivo disparador de destravamento mecnico dos contatos.

Reteno

Mecnica

I I

I I

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O disjuntor industrial possui ainda um dispositivo nico para regular a corrente de disparo dos rels de sobrecarga e sobrecorrente. A regulagem deve ser feita em funo da corrente nominal da carga, podendo haver um ajuste para mais, em torno de 10 a 20% dependendo das condies de trabalho do equipamento. Finalmente, temos o rel de subtenso, utilizado no disjuntor industrial, sendo composto basicamente por um eletrom com grande nmero de espiras de condutor de cobre de pequena seco e de um dispositivo disparador acoplado ao ncleo do eletrom.

Figura 2.26 - Rel de subtenso

O rel de subtenso tem a funo de desligar o circuito de alimentao da carga quando a tenso da rede diminuir (queda de tenso) a limites que prejudiquem o funcionamento normal do equipamento. Tambm tem como finalidade evitar a ligao do disjuntor enquanto a tenso da rede permanecer muito abaixo do valor nominal. Nas duas situaes, o rel de subtenso possui uma faixa de operao, de mais ou menos 20% abaixo da tenso nominal da rede. A interrupo do circuito em condies anormais ocorre porque o eletrom perde, parcial ou totalmente sua fora magntica, quando houver uma queda de tenso ou a tenso for interrompida. Nesta situao, o ncleo do eletrom se desloca acionando o dispositivo disparador e este, por sua vez, aciona o dispositivo de travamento da reteno mecnica dos contatos do disjuntor, provocando, conseqentemente, a interrupo do circuito ou impedindo o seu restabelecimento. O rel de subtenso tambm conhecido como bobina de mnima tenso.

Reteno Mecnica

Contatos

Parte Mvel do Eletrom

I

I

Eletrom R

S

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O rel de subtenso um componente optativo, no acompanha o disjuntor como parte integrante, porm, quando for necessria a sua utilizao, possvel adapt-lo, uma vez que o disjuntor tem um local para instalao deste rel. Os rels de subtenso so caracterizados pelo percentual de tenso, e pela freqncia da rede, tanto para ligao quanto para interrupo.

Figura 2.27 Rel de subtenso

Quando for realizada a instalao do disjuntor, voc poder utilizar fusveis como mais um elemento de proteo, embora atualmente, os disjuntores, pelas suas caractersticas, possam dispensar este dispositivo de proteo. Os tipos de fusveis que voc pode utilizar so o Diazed e o NH. A capacidade destes fusveis deve ser em funo da corrente nominal da carga.

2.4 DISPOSITIVO DE COMANDO MECNICO MANUAL

o nico dispositivo que permite ligar e desligar o disjuntor industrial por atuao direta do operador sobre o sistema mecnico, podendo ser realizado por alavanca ou teclas.

Figura 2.28 Dispositivo de comando mecnico manual

Quando o acionamento for atravs de alavanca, para fazer a ligao, devemos girar a alavanca no sentido horrio, ocorrendo o travamento da reteno mecnica dos contatos, fechando o circuito. Para desligar, gira-se a alavanca no sentido anti-horrio, destravando a reteno mecnica dos contatos.

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Figura 2.29 Acionamento do dispositivo de comando mecnico manual

Quando o acionamento for atravs de teclas, para fazer a ligao, pressionamos a tecla verde ou preta, ocorrendo o travamento da reteno mecnica dos contatos, fechando o circuito. Para desligar, pressionamos a tecla vermelha, destravando a reteno mecnica dos contatos.

Figura 2.30 Teclas de acionamento e desligamento

A condio de ligado ou desligado indicada, tambm, por smbolos impressos no corpo do disjuntor ou no dispositivo de acionamento.

Figura 2.31 Smbolos Ligado e Desligado

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33.. CCHHAAVVEESS AAUUXXIILLIIAARREESS TTIIPPOO BBOOTTOOEEIIRRAA Neste captulo, estudaremos um tipo de chave que comanda circuitos por meio de pulsos. Ela usada em equipamentos industriais em processos de automao. As chaves auxiliares ou botes de comando so chaves de comando manual, que interrompem ou estabelecem um circuito de comando por meio de pulsos. Podem ser montadas em painis ou em caixas para sobreposio. Veja ilustrao abaixo.

Figura 3.1 Botoeiras

As botoeiras podem ter diversos botes agrupados em painis ou caixas, e cada painel pode acionar diversos contatos abridores ou fechadores.

3.1 CONSTRUO As chaves auxiliares tipo botoeira so constitudas por boto, contatos mveis e contatos fixos. Em alguns tipos de botoeiras, o contato mvel tem um movimento de escorregamento que funciona como automanuteno, pois retira a oxidao que aparece na superfcie do contato. Os contatos so recobertos de prata e suportam elevado nmero de manobras. As chaves auxiliares so construdas com proteo contra ligao acidental, sem proteo ou com chave tipo fechadura. As chaves com proteo possuem longo curso para ligao, alm de uma guarnio que impede a ligao acidental. As botoeiras com chave tipo fechadura so do tipo comutador. Tm a finalidade de impedir que qualquer pessoa ligue o circuito.

Figura 3.2 Botoeira protegida e botoeira sem proteo

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As botoeiras podem ainda conjugar a funo de sinaleiro, ou seja, possuem em seu interior uma lmpada que indica que o boto foi acionado. Elas no devem ser usadas para desligar circuitos e nem como boto de emergncia.

Figura 3.3 Modelo de botoeira/sinaleiro

Botoeiras do Tipo Pendente As botoeiras do tipo pendente destinam-se ao comando de pontes rolantes e mquinas operatrizes, nas quais o operador tem de acionar a botoeira enquanto em movimento ou em pontos diferentes.

Figura 3.4 Botoeira tipo pendente

3.2 SINALIZAO

Para que um operador saiba o que est acontecendo com o equipamento que ele est operando, necessrio que possa visualizar, rpida e facilmente, mensagens que indiquem que a operao est se realizando dentro dos padres esperados. Isso feito por meio da sinalizao, que o assunto deste captulo. Sinalizao a forma visual ou sonora de chamar a ateno do operador para uma situao determinada em um circuito, mquina ou conjunto de mquinas. Ela realizada por meio de buzinas e campainhas ou por sinalizadores luminosos com cores determinadas por normas.

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Sinalizao Luminosa

A sinalizao luminosa a mais usada por ser de mais rpida visualizao.

Figura 3.5 Sinalizao luminosa

A tabela a seguir mostra o significado das cores de sinalizao de acordo com as normas VDE.

Cor Condio de Operao Exemplo de Aplicao

Vermelho Condio anormal

Indicao de que a mquina est paralisada por atuao de um dispositivo de proteo. Aviso para a paralisao da mquina devido a sobrecarga, por exemplo.

Amarelo Ateno ou cuidado

O valor de uma grandeza (corrente, temperatura) aproxima-se de seu valor limite.

Verde Mquina pronta para operar

Partida normal: todos os dispositivos auxiliares funcionam e esto prontos para operar. A presso hidrulica ou a tenso esto nos valores especificados. O ciclo de operao est concludo e a mquina pronta para operar novamente.

Branco (incolor) Circuitos sob tenso em operao normal

Chave principal na posio LIGA. Escolha da velocidade ou do sentido de rotao. Acionamentos individuais e dispositivos auxiliares esto operando. Mquina em movimento.

Azul Todas as funes para as quais no se aplicam as cores acima.

Tabela 3.1

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A sinalizao intermitente usada para indicar situaes que exigem ateno mais urgente. A lente do sinalizador deve propiciar bom brilho e, quando a lmpada est apagada, apresentar-se completamente opaca em relao luz ambiente. Sinalizao Sonora A sinalizao sonora pode ser feita por meio de buzinas ou campainhas. As buzinas so usadas para indicar o incio de funcionamento de uma mquina ou para ficar disposio do operador, quando seu uso for necessrio. Elas so usadas, por exemplo, na sinalizao de pontes rolantes.

Figura 3.6 Sinalizao sonora

O som deve estar entre 1000 e 3000 Hz. Deve conter harmnicos que o tornaro distinto do rudo local. As campainhas so usadas para indicar anomalias em mquinas. Assim, se um motor com sobrecarga no puder parar de imediato, o alarme chamar a ateno do operador para as providncias necessrias. Instalao de Sinalizadores Na instalao de sinalizadores para indicar a abertura ou o fechamento de contator, importante verificar se a tenso produzida por auto-induo no provocar a queima da lmpada. Nesse caso, a lmpada dever ser instalada atravs de um contato auxiliar, evitando-se a elevada tenso produzida na bobina do contator.

Figura 3.7 - Circuito de sinalizao

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44.. DDIIAAGGRRAAMMAASS DDEE CCOOMMAANNDDOOSS EELLTTRRIICCOOSS

Os diagramas so desenhados, no energizados e mecanicamente no acionados. Quando um diagrama no for representado dentro desse princpio, nele devem ser indicadas as alteraes.

4.1 DIAGRAMA MULTIFILAR COMPLETO Na representao completa de todas as ligaes no se tem uma viso exata da funo da instalao, dificultando, acima de tudo, a localizao de uma eventual falha (defeito) numa instalao de grande porte. Por isso, o diagrama completo dividido em dois: diagrama do circuito principal e diagrama do circuito de comando.

Figura 4.1 Diagrama multifilar completo

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4.2 DIAGRAMA DO CIRCUITO PRINCIPAL

Figura 4.2 Diagrama do circuito principal

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4.3 DIAGRAMA DO CIRCUITO DE COMANDO

Figura 4.3 Diagrama do circuito de comando

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55.. RREELLSS DDEE TTEEMMPPOO

Estudaremos, a partir de agora, sobre os rels de tempo ou rels temporizadores que atuam em circuitos de comando para a comutao de dispositivos de acionamento de motores, chaves estrela-tringulo, partidas em seqncia e outros circuitos que necessitem de temporizao para seu funcionamento.

Conhecer esse componente muito importante para a manuteno de equipamentos industriais.

Rels Temporizadores

Nos rels temporizadores, a comutao dos contatos no ocorre instantaneamente. O perodo de tempo (ou retardo) entre a excitao ou a desexcitao da bobina e a comutao pode ser ajustado.

Essa possibilidade de ajuste cria dois tipos de rels temporizadores: o rel de ao retardada por atrao (ou rel de excitao) e o rel de ao retardada por repulso (ou rel de desexcitao).

Os retardos, por sua vez, podem ser obtidos por meio de rel pneumtico de tempo, rel mecnico de tempo e por meio do rel eletrnico de tempo.

Rel Pneumtico de Tempo

O rel pneumtico de tempo um dispositivo temporizador que funciona pela ao de um eletrom que aciona uma vlvula pneumtica.

O retardo determinado pela passagem de uma certa quantidade de ar atravs de um orifcio regulvel. O ar entra no dispositivo pneumtico que puxa o balancim para cima, fornecendo corrente para os contatos. Observe:

Figura 5.1 Rel pneumtico de tempo

Esse tipo de rel usado em chaves de partida estrela-tringulo ou compensadoras, na comutao de contatores ou na temporizao em circuitos seqenciais. O retardo fornecido varia de um a sessenta segundos, porm no muito preciso.

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Funcionamento do Rel Pneumtico de Tempo

Na condio inicial, o eletrom energizado e libera a alavanca (1). A mola (6) tende a abrir a sanfona, mantendo a vlvula (5) fechada. A velocidade de abertura depende diretamente da vazo permitida pelo parafuso (9) que controla a admisso do ar.

Figura 5.3 Rel pneumtico de tempo na condio inicial

Aps um tempo t, que depende da regulagem do parafuso, a sanfona est completamente aberta e aciona os contatos fechadores e abridores.

Figura 5.4 Rel pneumtico de tempo aps um tempo de funcionamento

Quando o contato desenergizado, o brao de acionamento age sobre a alavanca e provoca a abertura da vlvula (5), liberando o contato. O conjunto volta instantaneamente posio inicial.

Figura 5.5 Rel pneumtico de tempo desenergizado

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Rel Mecnico de Tempo O rel mecnico de tempo constitudo por um pequeno motor, um jogo de engrenagens de reduo, um dispositivo de regulagem, contatos comutadores e mola de retorno. Observe:

Figura 5.6 Rel mecnico de tempo

Funcionamento do Rel Mecnico de Tempo No rel de retardo mecnico, um came regulvel acionado pelo redutor de um motor. Aps um tempo determinado, o came abre ou fecha o contato. Se for necessrio, o motor poder permanecer ligado, e os contatos do rel ficaro na posio inversa normal. Os rels de tempo motorizados podem ser regulados para fornecer retardo desde segundos at 30 horas. Quando um contator tiver elevado consumo e a corrente de sua bobina for superior capacidade nominal do rel, necessrio usar um contator para o temporizador. Rel Eletrnico de Tempo O rel eletrnico de tempo acionado por meio de circuitos eletrnicos. Esses circuitos podem ser constitudos por transistores, por circuitos integrados como o CI 555 ou por um UJT. Estes funcionam como um monoestvel e comandam um rel que acionar seus contatos no circuito de comando.

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66.. TTRRAANNSSFFOORRMMAADDOORREESS PPAARRAA CCOOMMAANNDDOOSS Quando necessrio reduzir a corrente de linha e a tenso a valores que possibilitem a utilizao de rels de pequena capacidade, em circuitos de comando de motores, usam-se transformadores. Transformadores tambm so usados junto a chaves compensadoras para evitar o arranque direto. Este o assunto deste captulo. Para aprend-lo com mais facilidade, necessrio que voc tenha conhecimentos anteriores sobre tenso, corrente e transformadores. Transformadores para comando so dispositivos empregados em comandos de mquinas eltricas para modificar valores de tenso e corrente em uma determinada relao de transformao. A instalao de transformadores exige que se considere algumas caractersticas eltricas. Elas so: - tipo de transformador; - ndice de saturao para rels temporizados; - relao de transformao; - tenses de servio; - tenses de prova; - classe de preciso; - freqncia. Os transformadores de comando podem ser de vrios tipos: - transformadores de tenso; - transformadores para chaves compensadoras; - transformadores de corrente. Transformadores de Tenso Os transformadores de tenso so usados para: - reduzir a tenso a nveis compatveis com a tenso dos componentes do

comando (rels, bobinas); - fornecer proteo nas manobras e nas correes de defeitos; - separar o circuito principal do circuito de comando, restringindo e limitando

possveis curtos-circuitos a valores que no afetem o circuito de comando; - amortecer as variaes de tenses, evitando possveis ricochetes e

prolongando, portanto, a vida til do equipamento.

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Figura 6.1 - Transformador de tenso

Transformadores Para Chaves Compensadoras Esse tipo de transformador usado para evitar o arranque direto do motor. Suas derivaes permitem partidas com 65 a 80% da tenso nominal, conforme o torque necessrio para a partida. So construdos com duas colunas, com ligaes em tringulo, ou com trs colunas, com ligao em estrela.

Figura 6.2 - Transformador para chaves compensadoras

Um nico transformador pode ser usado para a partida em seqncia de vrios motores. Nesse caso, a partida ser automtica, realizada por meio de rels temporizadores e contatores. Transformador de Corrente O transformador de corrente atua com rels trmicos de proteo contra sobrecarga. Ele associado a rels trmicos cuja corrente nominal inferior da rede.

Figura 6.3 - Transformador de correntes

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Sua relao de transformao indicada na placa. Por exemplo, uma indicao 200/5 mostra que, quando houver uma corrente de 200A na rede principal, a corrente do rel ser de 5A. Na proteo contra sobrecarga, esse transformador permite longos picos de corrente de partida dos motores de grande porte. Nesse caso, ele estabiliza a corrente secundria pela saturao do ncleo, o que permite um controle mais efetivo. Alm disso, o tamanho reduzido do rel torna possvel uma regulagem mais eficiente com a reduo dos esforos dinmicos produzidos pela corrente eltrica.

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1 2

L2 L1

77.. MMOOTTOORREESS MMOONNOOFFSSIICCOOSS

7.1 LIGAO DE MOTORES MONOFSICOS Os motores monofsicos de fase auxiliar podem ser construdos com dois, quatro ou seis terminais de sada. Os motores de dois terminais funcionam em uma tenso (110 ou 220V) e em um sentido de rotao.

Figura 7.1 Bornes de ligao e motor monofsico

Os de quatro terminais so construdos para uma tenso (110 ou 220V ) e dois sentidos de rotao, os quais so determinados conforme a ligao efetuada entre o enrolamento principal e o auxiliar. De modo geral, os terminais do enrolamento principal so designados pelos nmeros 1 e 2 e os do auxiliar, por 3 e 4. Para inverter o sentido de rotao, necessrio inverter o sentido da corrente no enrolamento auxiliar, isto , trocar o 3 pelo 4.

Figura 7.2 Para inverter a ligao, basta trocar o 3 pelo 4

Os motores de seis terminais so construdos para duas tenses (110 e 220V) e para dois sentidos de rotao.

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Para a inverso do sentido de rotao, inverte-se o sentido da corrente no enrolamento auxiliar. O enrolamento principal designado pelos nmeros 1, 2, 3 e 4 e o auxiliar por 5 e 6. Para a inverso do sentido de rotao, troca-se o terminal 5 pelo 6. As bobinas do enrolamento principal so ligadas em paralelo, quando a tenso de 110V e, em srie, quando a tenso de 220V.

Figura 7.3 Para inverter a rotao, trocar o 5 pelo 6

O motor de fase auxiliar admite reversibilidade quando retiram-se ao terminais do enrolamento auxiliar para fora com cabos de ligao. Admite tambm chave de reverso, mas nesse caso, a reverso s possvel com o motor parado. A potncia desse motor varia de 1/6cv at 1cv, mas para trabalhos especiais existem motores de maior potncia. A velocidade desse tipo de motor constante e, de acordo com a freqncia e o nmero de plos, pode variar de 1425 a 3515rpm.

7.2 LIGAO DE UM MOTOR MONOFSICO COM CHAVE DE REVERSO MANUAL Chave Bipolar de Reverso Manual um dispositivo de manobra para motores monofsicos de fase auxiliar, que reverte a rotao nos dois sentidos (horrio e anti-horrio).

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1 2 3

Chave Bipolar de Reverso Manual Descrio

1. Composta de: alavanca com haste metlica cilndrica, roscada nas extremidades e pea esfrica de baquelita ou ebonite, enroscada numa extremidade (a); eixo metlico (b); dois contatos metlicos mveis, em forma de L (C); seis contatos metlicos fixos (d); caixa metlica (e); barra de material isolante de ebonite ou fenolite (f) e tampa metlica dotada de furos para fixao caixa (g).

2. Serve para manobrar motores monofsicos de fase auxiliar, nos dois sentidos de rotao: horrio e anti-horrio.

Tabela 7.1

O motor de corrente alternada monofsica representado da seguinte forma de acordo com a ABNT:

SMBOLOS

Motor Monofsico

Multifilar Unifilar

Usual ABNT Usual ABNT

Tabela 7.2

Funcionamento As chaves de reverso manual so utilizadas em motores monofsicos de fase auxiliar e so encontradas no comrcio em vrios modelos de diferentes fabricantes. No entanto, o importante selecionar uma chave que atenda s caractersticas do motor (potncia), proporcionando segurana de operao e que tenha trs posies conforme o esquema seguinte.

Figura 7.4 1 = Alavanca esquerda 2 = Alavanca ao centro 3 = Alavanca direita

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Com a alavanca esquerda, o eixo do motor gira numa determinada direo. Com a alavanca ao centro, o motor no se move. Com a alavanca direita, o eixo gira em direo oposta.

Figura 7.5 - Diagrama bsico da ligao das chaves de reverso manual

Os diagramas a seguir tratam de um motor de fase auxiliar com terminais, ligado com chave de reverso em 110V. Figura 7.6 - A chave est esquerda, portanto, o motor dever girar no sentido anti-horrio

Figura 7.7 - A chave est direita, portanto, o motor dever girar no sentido horrio

Vamos comparar os dois diagramas apresentados com o grfico seguinte.

D

E

Grfico 7.3 Grfico 7.4

1 2 5

F N

N

3

3 4 6

1 2 6

F N

N

3

3 4 5

____________________________________________________________

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Conclumos que, na posio (D), os terminais 1,2 e 5 esto ligados no condutor fase e os terminais 3,4 e 6 esto ligados no neutro e na posio (E). Os terminais 1,2 e 6 esto ligados no condutor fase e os terminais 3,4 e 5 esto ligados no condutor neutro. Assim, quando quiser comparar o funcionamento de chaves, utiliza-se um grfico como este ou similar. Para a inverso do sentido de rotao do motor monofsico em rede de 220V, as ligaes chave sero as seguintes:

Figura 7.8

7.3 DIAGRAMAS UNIFILAR E MULTIFILAR DA INSTALAO DE UM MOTOR MONOFSICO COM CHAVE DE REVERSO Smbolos

SMBOLO

CHAVE DE REVERSO

Multifilar Unifilar


FUSVEL

Multifilar Unifilar


Nota: A quantidade de fusveis indicada pelos traos no smbolo abaixo.

Tabela 7.5

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Diagrama Unifilar O diagrama unifilar est representado em elevao, pois d uma visualizao real do traado do percurso e localizao das peas, por isso, muito utilizado, nas instalaes de motores. A seguir, temos um diagrama deste tipo, cujas representaes grficas so:

motor(1);

voltas (2);

chave de reverso (3);

fusveis de cartucho(4);

chave de proteo(5);

caixa de passagem (6);

rede (7) e

condutores.

Figura 7.9

Em qualquer trecho da instalao em que os condutores no estiverem contados (indicao da bitola ao lado dos smbolos), trata-se de condutor nmero 14 AWG. Diagrama Multifilar A rede (fase e neutro) est ligada chave de proteo. Dois condutores interligam a chave de proteo (lado dos fusveis) chave de reverso, sendo esta interligada ao motor por quatro condutores. Ao fazer as conexes dos condutores, siga rigorosamente o diagrama pois, a troca de posio de um simples condutor trar srias conseqncias, at mesmo a queima do motor.

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Figura 7.10

7.4 APLICAO DE UM MOTOR MONOFSICO EM UMA MOTOBOMBA Diagrama Unifilar da Motobomba Comandada por Chave de Bia Representao do diagrama unifilar do circuito com motobomba, comandada por chave de bia.

Figura 7.11

Descrio

quadro de comando (a);

motobomba (b);

condutores (c);

quantidade de condutores (d);

chaves de bia superior e inferior (e);

chave secionadora (f).

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Diagrama Multifilar da Motobomba Comandada por Chave de Bia

Figura 7.12

Descrio

fusveis (a);

chave seccionadora (b);

chave seletora (c);

motobomba monofsica (d);

chave de bia do reservatrio superior (e);

chave de bia do reservatrio inferior (f). Funcionamento A alimentao do motor da bomba se d a partir de uma rede monofsica de 110Vca, conectada atravs de uma chave secionadora (b), com fusveis de proteo (a). A bomba (d) pode ser comandada de dois modos: manual: quando a chave seletora (c) est ligada para baixo e fechando os contatos 2 e 3. Neste caso, o operador dever ficar vigiando o nvel da gua nos dois reservatrios e desligar a bomba pela chave secionadora, quando o superior estiver cheio ou faltar gua no inferior. automtico: quando a chave seletora est ligada para cima e fechando os condutores 1 e 2. Neste caso, a operao ser automaticamente controlada pelas chaves de bia (e, f). A chave secionadora poder ser desligada em horrios que no recomendem o funcionamento da bomba.

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7.5 EXERCCIOS 1. Escreva no diagrama multifilar as letras correspondentes descrio.

Diagrama Multifilar

Descrio

fusvel (a);

chave secionadora (b);

chave seletora (c);

motobomba monofsica (d);

chave de bia do reservatrio superior (e);

chave de bia do reservatrio inferior (f). 2. Escreva no diagrama unifilar as letras correspondentes descrio.

Diagrama Unifilar

Descrio

quadro e comando (a);

motobomba (b);

condutores (c);

quantidade de condutores (d);

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1 2

chaves de bia superior e inferior (e);

chave secionadora (f).

88.. MMOOTTOORREESS TTRRIIFFSSIICCOOSS

Quando h necessidade de controlar o movimento de avano ou retrocesso de um dispositivo motorizado de uma mquina, empregam-se contatores comandados por botes e por chaves fim de curso. A reverso feita pela inverso das fases de alimentao. Esse trabalho realizado por dois contatores comandados por dois botes, cujo acionamento fornece rotaes nos sentidos horrio e anti-horrio. Para aprender esse contedo com mais facilidade, voc deve ter conhecimentos anteriores relativos a contatores.

Chaves Auxiliares Tipo Fim de Curso

Para estudar a reverso de rotao de motores trifsicos, estudaremos inicialmente as chaves tipo fim de curso. Essas chaves so dispositivos auxiliares de comando usadas para comandar contatores, vlvulas solenides e circuitos de sinalizao. So constitudas por uma alavanca ou haste, com ou sem roldanas na extremidade, cuja funo transmitir movimento aos contatos a fim de abri-los ou fech-los.

Figura 8.1 Chave auxiliar tipo fim de curso

Essas chaves podem ser: mecnica, de preciso e eletromagntica. A chave fim de curso mecnica depende de uma ao mecnica para acionar seus contatos. Seu movimento pode ser retilneo ou angular.

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Figura 8.2 - 1 = Movimento retilneo 2 = Movimento angular

Elas so usadas para: - controle - acelerao de movimentos; determinao de pontos de parada de

elevadores; produo de seqncia e controle de operao; sinalizao; - comando - inverso de curso ou sentido de rotao; parada; - segurana - paradas de emergncia, alarme e sinalizao. A chave fim de curso de preciso atua com um mnimo de movimento: mais ou menos 0,5mm de curso de haste ou 6 de deslocamento angular de alavanca.

Figura 8.3 - 1 = Movimento angular 2 = Fim de curso de preciso

Observao: Existe uma chave fim de curso de manobra rpida, cuja haste ou alavanca tem movimento lento, mas cujo disparo do contato rpido, j que acionado por mola de disparo. A chave fim de curso eletromagntica funciona por induo eletromagntica, ou seja, uma bobina atravessando o campo magntico recebe a induo de uma corrente eltrica, que aciona os contatos atravs de um rel.

Observao: Para mais informaes sobre essa chave, consulte o manual do fabricante. (Por exemplo, "Manual de baixa tenso n 22 Siemens".)

8.1 LIGAES DOS MOTORES TRIFSICOS

Nos motores trifsicos, podemos fazer vrios tipos de ligaes e essas ligaes dependem do nmero de terminais de sada do motor. Normalmente so encontrados motores com 3, 6, 9 e 12 terminais de sada que sero identificados por nmeros (1, 2, 3, 4, 5 e 6) ou letras (u, v, w, x, y e z).

1

2

____________________________________________________________

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Os dados tcnicos referentes aos motores vm especificados na placa de identificao dos mesmos. Observe, por exemplo, as especificaes do motor desenhado em seguida.

Figura 8.4 - A nmero do motor: C845970 B modelo do motor: T214-6 C tenso de funcionamento: 220/380V D potncia em cv: 1,0 E motor trifsico (3 fases) F rotao por minuto: 1750 em 60 Hz G intensidade de corrente: 3,8/2,2 A

Os vrios tipos de ligaes sero denominados de estrela (Y) ou Tringulo (). Seguem-se algumas ligaes de motores trifsicos. Motor Trifsico de 3 Terminais

O motor de trs terminais construdo para funcionar apenas em uma tenso, seja para 220, 380, 440 ou 760 V. Sua ligao rede se faz conectando os terminais 1, 2 e 3 aos terminais da rede L1, L2 e L3 em qualquer ordem.

Observao: Quando for necessrio inverter o sentido de rotao do motor trifsico, basta trocar duas fases entre si.

Figura 8.5 Ligao do motor trifsico de 3 terminais.

Motor Trifsico de 6 Terminais

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O nmero de terminais que mais se encontra nos motores trifsicos o de 6 terminais. Esse motor pode ser ligado para duas tenses, geralmente 220/380V ou 220/440V.

Motor Trifsico de 6 Terminais Para Tenses de 220V

A ligao dos terminais do motor de 6 terminais para uma tenso de 220V feita

em tringulo ( ), ou seja, o 1 e 6 ao L1; o 2 e 4 ao L2 e 3 e 5 ao L3.

Figura 8.6 Ligao do motor trifsico de 6 terminais

Motor Trifsico de 6 Terminais Para Tenses de 380V ou 440V

No motor com 6 terminais para tenso de 380V ou 440V, a ligao dos terminais feita em estrela (Y), ou seja, 1 ao L1; 2 ao L2; 3 ao L3 sendo que 4 , 5 e 6 ficam ligados entre si.

Figura 8.7 Ligao do motor trifsico de 6 terminais para tenses de

380V ou 440V Motor Trifsico de 12 Terminais

O motor trifsico de 12 terminais pode ser ligado para quatro tenses: 220V, 380V, 440V e 760V.

Motor Trifsico de 12 Terminais Para Tenses de 220V

O motor trifsico de 12 terminais para uma tenso de 220V deve ter os terminais

ligados em dois tringulos ( ), ou seja, o 1, 7, 6 e 12 ao L1; o 2, 8, 4 e 10 ao L2 e o 3, 5, 9 e 11 ao L3.

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Figura 8.8 Ligao do motor trifsico de 12 terminais para tenses de 220V

Motor Trifsico de 12 Terminais Para Tenso de 380V

O motor com 12 terminais para tenso de 380V deve ter os terminais ligados em duas estrelas (YY), ou seja, 1 e 7 ao L1; 2 e 8 ao L2; 3 e 9 ao L3 sendo que tanto o 4, o 5 e o 6 como o 10, o 11 e o 12 ficam ligados entre si.



O motor com 12 terminais para tenso de 440V deve ter os terminais ligados em

tringulo ( ), ou seja, 1 e 12 ao L1; 2 e 10 ao L2; 3 e 11 ao L3 sendo que tanto o 4 e 7; o 5 e 8 e o 6 e 9 ficam ligados entre si.

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O motor com 12 terminais para tenso de 760V deve ter os terminais ligados em estrela (Y), ou seja, 1 ao L1; 2 ao L2; 3 ao L3 sendo que 4 e 7; 5 e 8; 6 e 9; 10; 11 e 12 ficam ligados entre si.


Motor Trifsico de 9 Terminais

O motor de 9 terminais construdo para funcionar em duas tenses, seja para 220/440V ou 380/760V. Neste tipo de motor trifsico j esto ligados, internamente entre si, os terminais 10, 11 e 12.

Motor Trifsico de 9 Terminais Para Tenso de 220V ou 380V

No motor com 9 terminais para tenso 220V ou 380V, a ligao dos terminais feita em dupla estrela (YY), ou seja, 1 e 7 ao L1; 2 e 8 ao L2; 3 e 9 ao L3 e 6, 4 e 5 ligados entre si.

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Figura 8.12 Ligao do motor trifsico de 9 terminais para tenses de 220V ou 380V

Motor Trifsico de 9 Terminais Para Tenso de 440V ou 760V

No motor de 9 terminais para tenso de 440V ou 760V, a ligao dos terminais feita em estrela (Y), ou seja, 1 ao L1; 2 ao L2; 3 ao L3; 4 e 7 e 5 e 8 e 6 e 9 ligados entre si.

Figura 8.13 Ligao do motor trifsico de 9 terminais para tenses de 440V ou 760V

8.2 SISTEMA DE PARTIDA DE MOTORES TRIFSICOS Os motores trifsicos podem fazer uso de diversos sistemas de partida. A escolha de cada um depende das condies exigidas pela rede, das caractersticas da carga e da po

instalações elétricas industriais

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