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Comandoselétricos motoresT1

Guia teórica e prática

Valentino Técnica - Training

Introdução do autor

O objetivo desse guia teórica e prática é ensinar os conceitos básicos dossistemas de acionamento e comando para os motores elétricos.

È destinada principalmente a os estudantes e iniciantes em sua primeiraexperiência.

Trata de forma rápida e clara os vários componentes que podem constituir ossistemas de acionamento dos motores, os conceitos básicos dos circuitoselétricos responsáveis pelas várias funções e, posteriormente, permite decolocar em prática as teorias aprendidas, com a construção material desistemas, possíveis graças a o auxílio de diagramas elétricos com asexplicações funcionais.

Lembramos que, para lidar com a corrente elétrica, é necessário ser ciente dosperigos que a mesma traz e que também podem terminar com a morte, se amesma é manuseada de forma inadequada e sem o cumprimento das normasde segurança.

Obrigado para o seu interesse.

Dedicado aos meus filhos

Índice analítico

Introdução ..................................................................................................................... 1

Associação de contatos normalmente abertos .............................................................. 3Asociação em serie ......................................................................................... 3Asociação em paralelo .................................................................................... 3

Associação de contatos normalmente fechados ............................................................ 4Asociação em serie ......................................................................................... 4Asociação em paralelo .................................................................................... 4

Botoeira ou Botão de comando ...................................................................... 5Relés ............................................................................................................... 6

Fusíveis .......................................................................................................... 8Disjuntore ...................................................................................................... 8Relé Térmico ou de Sobrecarga ..................................................................... 9Relé proteção contra a falta de fase ............................................................... 10Relé sequência de fase ................................................................................... 10Relé subtensão ou sobretensão ....................................................................... 10Simbologia gráfica ......................................................................................... 11

Conceitos básicos em manobras de motores ................................................................. 12Selo ................................................................................................................. 12Selo com dois contatos ................................................................................... 12Intertravamento ............................................................................................... 12Circuito paralelo ao intertravamento ................................................................ 13Intertravamento com dois contatos ................................................................... 13Ligamento condicionado .................................................................................. 13Proteção do sistema .......................................................................................... 14Intertravamento com botoeiras ........................................................................ 14Esquema Funcional ......................................................................................... 14Esquema Funcional ......................................................................................... 15Recomendações de tensão ................................................................................ 15

Principais elementos em comandos elétricos ............................................................................... 5

Contatores....................................................................................................... 6

i

Índice analítico

Simbologia numérica e literal .......................................................................................... 16

Características dos motores de indução eme relação aos comandos ................................. 17

Laboratório prático .......................................................................................................... 21Partida direta de Motores ................................................................................. 21Partida direta de Motores com sinalização ....................................................... 22Partida de Motores com reversão (sistema básico) .......................................... 23Partida estrela-triângulo ( / ) ......................................................................... 24Comando de prensa com seqüência de acionamento ....................................... 26Comando de prensa com duas mãos ................................................................ 27

Υ Δ

ii

1

Introdução

Conceitualmente o estudo da eletricidade édivido em três grandes áreas: a geração, adistribuição e o uso. Dentre elas a disciplina decomandos elétricos está direcionada ao usodesta energia, assim pressupõe-se aqui que aenergia já foi gerada, transportada a altastensões e posteriormente reduzida aos valoresde consumo, com o uso de transformadoresapropriados. Por definição os comandoselétricos tem por finalidade a manobra demotores elétricos que são os elementos finais depotência em um circuito automatizado.

Entende-se por manobra o estabelecimento econdução, ou a interrupção de corrente elétricaem condições normais e de sobre-carga. Osprincipais tipos de motores são:

Motor de Indução�

�

�

�

�

Motor de corrente contínuaMotores síncronosServomotoresMotores de Passo

Os Servomotores e Motores de Passonecessitam de um “driver” próprio para o seuacionamento, tais conceitos fogem do escopodeste curso.

Dentre os motores restantes, os que ainda têm amaior aplicação no âmbito industrial são osmotores de indução trifásicos, pois emcomparação com os motores de correntecontínua, de mesma potência, eles tem menortamanho, menor peso e exigem menosmanutenção.

Afigura 1 mostra um motor de indução trifásicotípico.

O motor de indução tem características própriasde funcionamento, que são interessantes para oentendimento dos comandos elétricos e serãovistos em capítulos posteriores.

Figura 1

Um dos pontos fundamentais para oentendimento dos comandos elétricos é anoção de que “os objetivos principais doselementos em um painel elétrico são:

a) proteger o operador eb) propiciar uma lógica de comando”.

Partindo do princípio da proteção do operadoruma seqüência genérica dos elementosnecessários a partida e manobra de motores émostrada na figura 2.

Nela podem-se distinguir os seguinteselementos:

A) : Só pode ser operado semcarga. Usado durante a manutenção everificação do circuito.

B) :Destina-se a proteção dos condutores docircuito terminal.

C) :para proteger as bobinas do enrolamento domotor.

D) : destinam-se aligar e desligar o motor de forma segura, ouseja, sem que haja o contato do operador nocircuito de potência, onde circula a maiorcorrente.

Seccionamento

Proteção contra correntes de curto-circuito

Proteção contra correntes de sobrecarga

Dispositivos de manobra

2

Introdução

Deve ser enfatizado que no estudo de comandoselétricos é importante ter a seqüência mostradana figura 2 em mente, pois ela consiste naorientação básica para o projeto de qualquercircuito.

Ainda falando em proteção, as manobras (oupartidas de motores) convencionais, são dividasem dois tipos, segundo a norma IEC 60947:

I. : Sem risco para aspessoas e instalações, ou seja, desligamentoseguro da corrente de curto-circuito. Porémpodem haver danos ao contator e ao relé desobrecarga.

II. : Sem risco para aspessoas e instalações. Não pode haver danos aorelé de sobrecarga ou em outras partes, comexceção de leve fusão dos contatos do contator eque estes permitam mesmo uma fácil separaçãosem deformações significativas.

Coordenação do tipo 1

Coordenação do tipo 2

O relé de sobrecarga, contatores e outroselementos em maiores detalhes, serãoexplicados nos capítulos posteriores, bemcomo a sua aplicação prática em circuitosreais.

Em comandos elétricos trabalha-se bastantecom um elemento simples, o contato. É a partirdo mesmo que se forma toda a lógica de umcircuito e também é ele que dá ou não acondução de corrente.Basicamente existem dois tipos de contatos,listados a seguir:

1. : nãohá passagem de corrente elétrica na posição derepouso, como pode ser observado na figura 3.

.

2. : hápassagem de corrente elétrica na posição derepouso, como pode ser observado na figura 4.

.

Os citados contatos podem ser associados paraatingir uma determinada finalidade, como porexemplo, fazer com que uma carga sejaacionada somente quando dois delesestiverem ligados.As principais associações entre contatos sãodescritas a seguir.

Contato Normalmente Aberto (NA)

Contato Normalmente Fechado (NF)

Desta forma a carga não estará acionada

Desta forma a carga estará acionada

Figura 2

Figura 3

Figura 4

3

Associação de contatos normalmente abertos

Basicamente existem dois tipos, a associaçãoem série ( figura 5) e em paralelo (figura 6).

Quando se fala em associação de contatos écomum montar uma tabela contendo todas ascombinações possíveis entre os contatos, esta édenominada de “Tabela de Verdade”.

As tabelas 1 e 2 referem-se as associações emsérie e paralelo.

Nota-se que na combinação em série a cargaestará acionada somente quando os doiscontatos estiverem acionados e por isso édenominada de “função E”.

Já na combinação em paralelo qualquer um doscontatos ligados aciona a carga e por isso édenominada de “função OU”.

È muito importante compreender bem a lógicade funcionamento e a utilização da Tabela deVerdade juntamente com os conceitos de“ ” e “ ”.

Este sistema é utilizado nas definiçõesfuncionais para a programação das saídas dosC.L.P., (P.L.C. em Inglês - ProgrammableLogic Controller), que, embora não descritosneste manual, são utilizados para automatizarprocessos em sistemas de controle industriais,permitindo também a aquisição dos dados defuncionamento e dos parâmetros operacionaisdas plantas industriais, como por exemplo osistema S.C.A.D.A. (Supervisory ControlAndData Acquisition), que traduzido significaControle de Supervisão eAquisição de Dados,um dos mais populares no mercado atual.

função E função OU

Figura 6

Figura 5

1 Associação em série de contatos NA

Contato E1 Contato E2 Carga

repouso repouso desligada

repouso acionado desligada

acionado repouso desligada

acionado acionado ligada

2 Associação em paralelo de contatos NA


repouso repouso desligada

repouso acionado ligada

acionado repouso ligada

acionado acionado ligada

4

Associação de contatos normalmente fechados

Os contatos NF da mesma forma podem serassociados em série (figura 7) e paralelo (figura8), as respectivas tabelas verdade são 3 e 4.

Nota-se que a tabela 3 é exatamente inversa atabela 1 e portanto a associação em série decontatos NF é denominada “função não OU”.Da mesma forma a associação em paralelo échamada de “função não E”.

Existem algumas outras combinações entrecontatos, mas que não estão incluídas noescopo deste curso.

Nos próximo capítulo serão mostrados algunsdos elementos fundamentais em um painelelétrico, todos contendo contatos NAe NF.

Posteriormente descrever-se como esteselementos podem ser associados para formaruma manobra de cargas.

Figura 8

Figura 7

3 Associação em série de contatos NF


repouso repouso ligada

repouso acionado desligada

acionado repouso desligada

acionado acionado desligada

4 Associação em paralelo de contatos NF


repouso repouso ligada

repouso acionado ligada

acionado repouso ligada

acionado acionado desligada

5

Principais elementos em comandos elétricos

Neste capítulo o objetivo é o de conhecer asferramentas necessárias à montagem de umpainel elétrico.

Assim como para trocar uma simples roda decarrro quando o pneu fura necessita conhecer asferramentas próprias, em comandos elétricospara entender o funcionamento de um circuito eposteriormente para desenhar o mesmo,necessita conhecer os elementos apropriados.

A diferença está no fato de que em grandespainéis existem altas correntes elétricas quepodem levar o operador ou montador a riscos devida.

Um comentário importante neste ponto é quepor via de regra os circuitos de manobra sãodivididos em “comando” e “potência”,possibilitando em primeiro lugar a segurança dooperador e em segundo a automação do circuito.

Embora não pareça clara esta divisão nopresente momento, ela tornar-se comum com amedida que precisa familiariza-se com adisciplina.

Quando se fala em ligar um motor, o primeiroelemento que vem a mente é de uma chave paraligá-lo.

Só que no caso de comandos elétricos a “chave”que liga os motores é diferente de uma chaveusual, de aquelas que se tem em casa para ligar aluz por exemplo.

A diferença principal está no fato de que aomovimentar a “chave residencial” ela vai pararem uma posição e permanece nela, mesmoquando se retira a pressão do dedo.

Botoeira ou Botão de comando

Na “chave industrial” ou botoeira há o retornopara a posição de repouso através de umamola, como pode ser observado na figura 9.

O entendimento deste conceito é fundamentalpara compreender o porque da existência deum no circuito de comando.selo

Figura 9

A botoeira faz parte da classe de componentesdenominada “elementos de comando esinalização”.

Estes são dispositivos pilotos e nunca sãoaplicados no acionamento direto de motores.

A figura 9 mostra o caso de uma botoeira paracomutação de 4 pólos.

O contato NA (Normalmente Aberto) pode serutilizado como botão LIGA e o NF(Normalmente Fechado) como botãoDESLIGA.

Note que o retorno é feito de forma automáticaatravés de uma mola.

Existem botoeiras com apenas um contato,estas últimas podem ser do tipo NAou NF.

6


Ao substituir o botão manual por um rolete,tem-se a chave fim de curso, muito utilizada emcircuitos pneumáticos e hidráulicos.

Este é muito utilizado na movimentação decargas, acionado no esbarro de um caixote,engradado, ou qualquer outra carga.

Outros tipos de elementos de sinais são osTermostatos, Pressostatos, as Chaves de Nível eas chaves de fim de curso (que podem serroletes).

Todos estes elementos exercem uma ação decontrole discreta, ou seja, liga / desliga.

Como por exemplo, se a pressão de um sistemaatingir um valor máximo, a ação do Pressostatoserá o de mover os contatos desligando osistema; caso a pressão atinja novamente umvalor mínimo atua-se religando o mesmo.

Os relés são os elementos fundamentais demanobra de cargas elétricas, pois permitem acombinação de lógicas no comando, bem comoa separação dos circuitos de potência ecomando.

Os mais simples constituem-se de uma carcaçacom cinco terminais.

Os terminais (1) e (2) correspondem a bobina deexcitação.

O terminal (3) é o de entrada, e os terminais (4) e(5) correspondem aos contatos normalmentefechado (NF) e normalmente aberto (NA),respetivamente.

Uma característica importante dos relés, comopode ser observado na figura 10 é que a tensãonos terminais (1) e (2) pode ser 5 Vcc, 12 Vcc ou

Relés

24 Vcc, diferente, menor e isolada do que áem terminais de acionamento o de trabalho.

Este conceito permitiu o surgimento de doiscircuitos em um painel elétrico:

1. : neste encontra-se ainterface com o operador da máquina oudispositvo e portanto trabalha com baixascorrentes (até 10A) e/ou baixas tensões.

2. : é o circuito onde seencontram as cargas a serem acionadas, taiscomo motores, resistências de aquecimento,entre outras; neste podem circular correnteselétricas da ordem de 10 A ou mais, e atingirtensões de até 760 V.

Circuito de comando

Circuito de Potência

Figura 10

Em um painel de comando, as botoeiras,sinaleiros e controladores diversos ficam nocircuito de comando.

Do conceito de relés pode-se derivar oconceito de contatores, visto no próximo item.

Para fins didáticos pode-se considerar oscontatores como relés espandindos pois oprincipio de funcionamento é similar.

Contatores

7


Conceituando de forma mais técnica, o contatoré um elemento eletro-mecânico de comando adistância, com uma única posição de repouso esem travamento.

Como pode ser observado na figura 11, ocontator consiste basicamente de um núcleomagnético excitado por uma bobina.

Uma parte do núcleo magnético é móvel, e éatraído por forças de ação magnética quando abobina é percorrida por corrente e cria um fluxomagnético.

Quando não circula corrente pela bobina deexcitação essa parte do núcleo é repelida poração de molas.

Conta tos e lé t r icos são dis t r ibu ídossolidariamente a esta parte móvel do núcleo,constituindo um conjunto de contatos móveis.

De forma simples pode-se afirmar que oscontatores auxiliares tem como correntemáxima de trabalho 10A e possuem de 4 a 8contatos, podendo chegar a 12 contatos.

Os contatores principais tem corrente máximade até 600A.

De uma maneira geral possuem 3 contatosprincipais do tipo NA, para manobra de cargastrifásicas a 3 fios.

Um fator importante a ser observando no usodos contatores são as faíscas produzidas peloimpacto, durante a comutação dos contatos.

Isso promove o desgaste natural dos mesmos,além de contituir riscos para a segurança.

A intensidade das faíscas pode se agravar emambientes úmidos e também com a quantidade corrente circulando na carga.

Dessa forma foram aplicadas diferentesmedidas de proteção, resultantes em umaclassificação de uso destes elementos.

Basicamente existem 4 categorias de empregode contatores principais:

1. : é aplicada em cargas ôhmicas oupouco indutivas, como aquecedores efornos a resistência.

2. : é para acionamento de motores deindução com rotor bobinado.

3. : é aplicação de motores com rotor degaiola em cargas normais como bombas,ventiladores e compressores.

4. : é para manobras pesadas, comoacionar o motor de indução em plena carga,reversão em plena marcha e operação.intermitente.

AC1

AC2

AC3

AC4

Figura 11

Solidário a carcaça do contator existe umconjunto de contatos fixos.

Cada jogo de contatos fixos e móveis podemser do tipo Normalmente aberto (NA), ounormalmente fechados (NF).

Os contatores podem ser classificados comoprincipais ou auxiliares.

8


Afigura 12 mostra o aspeto de varios contatorescomuns.

Este elemento será mais detalhado em capítulosposteriores.

A figura 13, mostra os fusíveis mais comuns,aplicados em sistemas de comando motor,juntos com a sua ferramenta de extração (1)

Os disjuntores também estão presentes eminstalações residenciais e são mais comuns doque os fusíveis.

Sua aplicação determinadas vezes interferecom a aplicação dos fusíveis, pois sãoelementos que também destinam-se a proteçãodo circuito contra correntes de curto-circuito.

Em alguns casos, quando há o elementotérmico os disjuntores também podem sedestinar a proteção contra correntes desobrecarga.

A corrente de sobrecarga pode ser causada poruma súbita elevação na carga mecânica, oumesmo pela operação do motor emdeterminados ambientes fabris, onde atemperatura é elevada.

A vantagem dos disjuntores é que permitem areligação do sistema após a ocorrência da ele -

Disjuntore

Figura 12

Fusíveis

Os fusíveis são elementos bem conhecidospois se encontram em instalações residenciais,nos carros, em equipamentos eletrônicos,máquinas, entre outros.

Tecnicamente falando estes são elementos quedestinam-se a proteção contra correntes desobrecarga e curto-circuito.

Entende-se por esta última aquela provocadapela falha de montagem do sistema, o que levaa impedância em determinado ponto a umvalor quase nulo, causando assim umacréscimo significativo no valor da corrente.

Sua atuação deve-se a a fusão de um elementopelo efeito Joule, provocado pela elevação decorrente em determinado ponto docircuito.

O elemento fusível tem propriedades físicastais que o seu ponto de fusão é inferior aoponto de fusão do cobre; este último é omaterial mais utilizado em condutores deaplicação geral.

Figura 13

1

9


vação da corrente, enquanto os fusíveis devemser substituídos antes de uma nova operação.

Para a proteção contra a sobrecarga existe umelemento térmico (bi-metálico); para a proteçãocontra curto-circuito existe um elementomagnético.

O disjuntor precisa ser caracterizado, além dosvalores nominais de tensão, corrente efreqüência, ainda pela sua capacidade deinterrupção, e pelas demais indicações detemperatura e altitude segundo a respectivanorma, e agrupamento de disjuntores, segundoinformações do fabricante, e outros, que podeminfluir no seu dimensionamento.

A figura 14 mostra o aspeto físico dosdisjuntores comerciais mais comuns, a figura 15aqueles especificamente designados para aproteção dos motores e a figura 16 aqueles dealta amperagem.

Relé Térmico ou de Sobrecarga

Antigamente a proteção contra corrente desobrecarga era feita por um elemento separadodenominado de relé térmico.

Este elemento é composto por uma juntabimetálica que se dilata em presença de umacorrente acima da nominal por um período detempo longo.

Atualmente os disjuntores específicos paramotores (figura 15) englobam esta função,sendo assim que os relés de sobrecarga estãocaindo em desuso

A figura 17, mostra alguns dos mais comunsrelés de sobrecarga.Figura 14

Figura 16

Figura 15

Figura 17

10


Relé proteção contra a falta de fase

Um dos principais problemas para a proteçãodos motores trifásicos é o monitoramentocorreto da presença das fases de alimentação.

Geralmente os relés de sobrecarga executamessa proteção usando o principio da fasefantasma isso faz com que em caso de falta deuma fase, as fases restantes induzam uma “fasefantasma” na bobina do enrolamento darespetiva fase faltante elevando assim acorrente das outras duas,

Para evitar esse risco, no mercado, existemdiferentes tipos de relés eletrônicos de proteçãocontra falta de fase.

Estes relés estão geralmente equipados com umcontato de comutação que pode ser colocado emsérie com o contato auxiliar do relê desobrecarga, assim em caso de falta de fase omotor è desligado em um tempo muito curto.

Muitos destes relês são também capazes decontrolar problemas no linha.

Abaixo, o diagrama típico da atuação de umdestes componentes.

“”,

o problema é que atuacom um atraso de tempo não indiferente econsequentemente o motor pode superaquecer edanificar-se.

neutro da

Relé sequência de fase

Pode acontecer que, em certos sistemas, arotação inversa do motor cria sérios riscos desegurança ou danos à produção.

Geralmente, a inversão das fases a montantedo sistema é um evento muito raro, mas nãopode ser excluído, para proteger desteproblema é usando este relé específico.Também neste caso, o seu contato auxiliar emsaida, tem que ser ligado em série com aqueledo relé de sobrecarga.

Abaixo, o diagrama típico da atuação de umdestes componentes.

Relé subtensão ou sobretensão

Este relê protege o motor de perigoso picos detensão de alimentação, ou uma simetriairregular da mesma entre as fases.

Monitora as variações máximas e mínimas detensao nas quais uma alimentação trifásicapode operar

Sempre que houver uma condição desubtensão ou sobretensão o relé comutará asua saída para interromper a operação domotor ou processo a ser protegido

.

,

.

11


Simbologia gráfica

Até o presente momento mostrou-se a presençade diversos elementos constituintes de umpainel elétrico.

Em um comando, para saber como esteselementos são ligados entre si é necessárioconsultar um desenho chamado de esquemaelétrico.

No desenho elétrico cada um dos elementos érepresentado através de um símbolo.

A simbologia é padronizada através dasnormas NBR, DIN e IEC. Na tabela abaixoapresenta-se alguns símbolos referentes aoselementos estudados nos parágrafosanteriores.

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Conceitos básicos em manobras de motores

Para ler e compreeender a representação gráfica de um circuito elétrico, é imprescindível conheceros componentes básicos dos comandos e também sua finalidade.

Alguns destes elementos são descritos a seguir.

Selo

O contato de selo é sempre ligado em paralelocom o contato de fechamento da botoeira.

Sua finalidade é de manter a corrente circulandopelo contator, mesmo após o operador terretirado o dedo da botoeira.

Selo com dois contatos

Para obter maior confiabilidade no sistema,pode-se utilizar dois contatos de selo.

Intertravamento

È usado em circuitos onde existem 2 ou maiscontatores, para evitar o indesejávelfuncionamento simultâneo de dois o maiscontatores, ou a posibilidade de

.

Neste caso os contatos devem ficar antes daalimentação da bobina dos contatores.

curtos devida ao uso simultâneo de dois o mais contatores

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Circuito paralelo ao intertravamento

No caso de um intertravamento entre contatos, ocontato auxiliar de selo, não deve-se criar umcircuito paralelo a o intertravamento.

Se isso acontecer a função de segurança seriaperdida.

Intertravamento com dois contatos

Dois contatos de intertravamento, ligados emsérie, elevam a segurança do sistema.

Estes devem ser usados quando são acionadascargas com altas correntes.

Ligamento condicionado

O contato NA do contator K2, antes do contatorK1, significa que K1 pode ser operado apenasquando K2 estiver fechado.

Assim condiciona-se o funcionamento docontator K1 a o contator K2.

14


Proteção do sistema

Os relés de proteção contra sobrecarga e asbotoeiras de desligamento devem estar sempreem série.

Isso também é válido para outros sistemas desegurança como botões de emergência, reléfalta de fase, etc..

Intertravamento com botoeiras

O intertravamento também pode ser feitoatravés de botoeiras.

Neste caso, para facilidade de representação,recomenda-se que uma das botoeiras venhaindicada com seus contatos invertidos.

Não se recomenda este tipo de ação em motorescom cargas pesadas.

Esquema Funcional

Nesta representação todos os condutores estãorepresentados.Não é levada em conta a posição construtiva e aconexão mecânica entre as partes. O sistema ésubdividido de acordo com os circuitos decorrentes existentes. Estes circuitos devem serrepresentados sempre que possível, por linhasretas, livres de cruzamentos. A posição doscontatos é desenhada com o sistema desligado(sem tensão).A vantagem consiste no fato de que se tornafácil ler os esquemas e respetivas funções,assim este tipo de representação é o que seráadotado neste curso.

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Esquema Multifiliar

Nesta representação todos os componentes são representados.Os aparelhos são mostrados de acordo com sua seqüência de instalação, obedecendo a construçãofísica dos mesmos.Aposição dos contatos é feita com o sistema desligado (sem tensão).A disposição dos aparelhos pode ser qualquer uma, com a vantagem de que eles são facilmentereconhecidos, sendo reunidos por trações de contorno, se necessário.

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Recomendações de tensão

Certas normas, como por exemplo a VDE,recomendam que os circuitos de comandosejam alimentados com tensão máxima de 220V, admitindo-se excepcionalmente 500 V nocaso de acionamento de motor.

Neste último recomenda-se a existência deapenas 1 contator.

A NR 12 por exemplo, recomenda e, em algunscasos exige que os circuitos de comando sejamalimentados com tensão S.E.L.V. (Safety ExtraLow Voltage).

Devemos destacar que deve ser sempreprivilegiada a segurança do operador.

Recomendamos o uso de tensões dealimentação nas botoeiras não superior a24VA.C., isso tem validade também para ossistemas de sinalização.

Se isso não for possível, será obrigatóriofornecer uma tensão de alimentação doscomandos com proteção diferencial, comcorrente de atuação I n 0,03A e garantir umisolamento duplo em classe II.

Também é recomendável, para aumentar afiabilidade do sistema, a utilização de fontesalimentação dedicada para cada grupo decomando individuais

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16

Simbologia numérica e literal

Assim como cada elemento em um comandotem o seu símbolo gráfico específico, também anumeração dos contatos e denominação literaldos mesmos tem um padrão que deve serseguido.

Neste capítulo serão apresentados algunsdetalhes, para maiores informações deve-seconsultar a norma NBR 5280 ou a IEC 113.2.

A numeração dos contatos que representamterminais de força é feita da seguinte maneira:

, e Circuito de entrada (linha), e Circuito de saída (terminal)

Já a numeração dos contatos auxiliares segue oseguinte padrão:

e Contato normalmente fechado (NF),sendo 1 a entrada e 2 a saída

e Contato normalmente aberto (NA),sendo 3 a entrada e 4 a saída

�

�

�

�

Nos relés e contatores tem-se A1 e A2 para osterminais da bobina.

Os contatos auxiliares de um contator seguemum tipo especial de numeração pois o número écomposto por dois dígitos, sendo:

1 3 52 4 6

1 2

3 4

�

�

O primeiro dígito indica o número deidentificação progressiva no sistema docontato.O segundo dígito: indica o tipo de contato

( e ) ou ( e ).

Em figura 18 temos um exemplo denumeração para um contator de potência comdois contatos auxiliares , um NF e outro NA.

Em relação com os modelos de contatores depotência usados, muitas vezes os contactosauxiliares são aplicados externamente aomesmo contator, permitindo asim de realizaras necessárias combinações.

Se o funcionamento do contator auxiliar, éobrigado a o funcionamento do contator depotência, é aconselhável a utilização de umcontato auxiliar no contator de potência paraenergizar a bobina do contator auxiliar, com opropósito de ter um acionamento «limpo» nãovinculado com a tensões de potência.

A figura 19, em vez, mostra um contatorauxiliario com 4 contatos NAe 2 contatos NF.

Com relação a simbologia literal, algunsexemplos são apresentados na tabela dapágina a seguir.

NF 1 2 NA 3 4

Figura 18 Figura 19

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Simbologia numérica e literal

Simbolo Componente Exemplos

F Dispositivos de proteçãoFusíveis, disparadores, relés,protettor de surto.

H Dispositivos de sinalização Indicadores acústicos e ópticos.

K Contatores Contatores de potência e auxiliares.

M Motores

QDispositivos de manobrapara circuitos de potência

Disjuntores, seccionadores,interruptores.

SDispositivos de manobraseletores auxiliares

Dispositivos e botões de comando ede posição (fim-decurso) e seletores.

T TransformadoresTransformadores de distribuição, depotência, de potencial, de corrente,autotransformadores.

18

Características dos motores de indução eme relação aos comandos

Neste curso trabalha-se com os motores deindução trifásicos do tipo gaiola de esquilo porserem os mais comuns na indústria.

Este nome é dado devido ao formato do seurotor.

Um estudo completo sobre este elemento é temade um curso de máquinas elétricas, apesar dissoalgumas características são interessantes aoestudo dos comandos elétricos.

Basicamente os motores do tipo gaiola sãocompostos por dois subconjuntos:

Estator: com enrolamento montado nacarcaça do motor, fornecendo o campogiranteRotor: enrolamento constituído por barrascurto-circuitadas, a sua corrente é induzidapela ação do campo girante, provocandouma rotação do rotor e o fornecimento deenergia mecânica ao eixo do motor.

Quando o motor é energizado, ele funcionacomo um transformador com o secundário emcurto-circuito, portanto exige da rede elétricauma corrente muito maior que a nominal,podendo atingir cerca de 7 vezes o valor damesma.

As altas correntes de partida causami n c o n v e n i e n t e s p o i s e x i g e m u mdimensionamento de cabos com diâmetros bemmaiores do que o necessário.

Além disso podem haver quedas momentâneasdo fator de potência, que é monitorado pelaconcessionária de energia elétrica, causandomultas a indústria.

Para evitar estas altas correntes na partida,existem algumas estratégias em comandos.

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Uma delas é alimentar o motor com 50% ou65% da tensão nominal, é o caso da partidaestrela-triângulo, que será vista neste curso.

Outras estratégias são:

Resistores ou indutores em série;Transformadores ou auto-transformadores;Chaves série-paralelo;Chaves compensadoras;Soft Starter, etc..

Os motores de indução podem serclassificados em tipos com 6 pontas e tipos a12 pontas.

No caso do motor de 6 pontas existem doistipos de ligação:

Triângulo: a tensão nominal é de 220 V (verfigura 20)Estrela: a tensão nominal é de 380 V (verfigura 21)

�

�

�

�

�

�

�

Figura 19

Figura 20

19

Características dos motores de indução em relação a os comandos

No caso do motor de 12 pontas, existem quatrotipos possíveis de ligação:

• Triângulo em paralelo: a tensão nominal è 220V (ver figura 21)

• Estrela em paralelo: a tensão nominal é 380 V(ver figura 22)

• Triângulo em série: a tensão nominal é 440 V(ver figura 23)

• Estrela em série: a tensão nominal é 760 V(ver figura 24)

Nota-se que nas figuras são mostradas asquantidades de bobinas constituintes de cadamotor.

Assim um motor de 6 pontas tem 3 bobinas e umde 12 pontas tem 6 bobinas.

A união dos contatos segue uma determinadaordem padrão.

Existe uma regra prática para fazê-lo: numera-se sempre os terminais de fora com 1, 2 e 3 eliga-se os terminais faltantes.

No caso do motor de 12 pontas deve-se aindaassociar o série paralelo com as bobinascorrespondentes, como por exemplo (1-4 com7-10).

Figura 22

Figura 24

Figura 21

Figura 23

20

Características dos motores de indução eme relação aos comandos

Uma última característica importante do motorde indução a ser citada é a sua placa deident i f icação, que traz informaçõesimportantes; aqueles de maior interesse para odimensionamento dos controles e proteções sãolistadas a seguir:

• CV: Potência mecânica do motor em cv• Ip/In: Relação entre as correntes de partida e

nominal;• Hz: Freqüência da tensão de operação do

motor;• RPM: Velocidade do motor na freqüência

nominal de operação• V: Tensão de alimentação• A: Corrente requerida pelo motor em

condições nominais de operaçãoF.S.: Fator de serviço, quando o fator deserviço é igual a 1,0, isto implica que o motorpode disponibilizar 100% de sua potênciamecânica.

Abaixo um exemplo pratico de uma placa.

�

1 – Em geral è o código do motor2 – Número de fases3 – Tensão nominal de operação

4 – Regime de serviço5 – Rendimento6 – Modelo da carcaça7 – Grau de proteção8 – Classe de isolamento9 – Temperatura da classe de isolamento10 – Frequência11 – Potência12 – Rotação nominal por minuto13 – Corrente nominal de operação14 – Fator de potência15 – Temperatura ambiente16 – Fator de serviço17 – Altitude18 – Massa19 – Especificação do rolamento dianteiro e

quantidade de graxa20 – Especificação do rolamento traseiro e

quantidade de graxa21 – Tipo de graxa utilizada nos rolamentos22 – Esquema de ligação para a tensão

nominal 220V23 – Esquema de ligação para a tensão

nominal 380V24 – Certificações25 – Relação da corrente de partida/corrente

nominal26 – Categoria de conjugado

21

Laboratório prático

Funcionamento

U1 V1 W1K100

1 2 3 4 5 6

K100A1 A2

FC200

Para operar o motor, é necessário que a tensãoda rede, protegida ante, sejapresente a os terminais de ligação - - .Para que isso aconteça, o contator devefechar os contatos - / - / -permanentemente para todo o tempo necessárioa o funcionamento.

é capaz de realizar esta função, somentecom a bobina alimentadapara o circuito de comando .

devitamente

(terminais e )

Todos os componentes do circuito de controlosão protegido para os fusíveis .Como você pode ver, a alimentação da bobina é

dada por um circuito composto de contatos emsérie: (STOP), (proteção térmica),

(START) mais um contato auxiliario deem paralelo com (SELO).

Ao fechar o contato , a bobina do contator èalimentada, permitindo o fechamento doscontatos de potência e simultaneamente, o docontato auxiliar, que permite de manter a bobinaalimentada mesmo que o contacto volta aser aberto. Com com a abertura de o

acaba a alimentação da bobina até queseja fechado outra veis (se necesariorestaurar ante a proteção térmica ).

advisa que o motor è em operação .

S200 FT100S300K100 S300

S300

S300S200

FT100S300

FT100EA1

Partida direta de Motores

A primeira combinação entre os elementos decomando estudados é a partida direta de ummotor, mostrada na figura abaixo.

O objetivo é de montar esta partida, observandoas dificuldades e a lógica de funcionamento,bem como apresentar o conceito de .selo

potência comando

22


Funcionamento

Q1

F1

H1H2H3

O conceito de funcionamento é o mesmo que odo esquema anterior.Foram adicionado três diferentes sinaleiros deindicação do estatdo do sistema e um disjuntormagnetotérmico específico para motores ( ),mas, como redundância de segurança, temosmantido o relé de sobrecarga ( ).As funções dos indicadores são:

- motor em operação- sistema em stand-by (pronto para o uso)- disparo proteção térmica (reset necessário)

O relé de sobrecarga ( ) está equipado com umcontato de comutação de estado funcional.Quando não existe anomalia o contato conduznos terminais - autorizando a partida ealimentando a lâmpada por meio do contatoauxiliar . . do contator ( ).Em caso de intervenção da proteção térmica ocontato troca entre os terminais - inibindoo sistema e alimentando a lâmpada .Quando o motor è ligado, fecha os contatosde potencia e muda o estado dos contatosauxiliares - ( ), - (lâmpada )e - (lâmpada ).

F1

95 96H2

N F K1 21-22

95 98H3

K1

13 14 SELO 22 21 H243 44 H1

Partida direta de Motores com sinalização

Objetivo: explicar e consolidar os conceitos, introduzindo os elementos de sinalização no sistemade comando.

potência comando

23


Funcionamento

Q1 F2 S0K1

K2

R T

O conceito de funcionamento é o mesmo que odo esquema anterior, no complexo deve serconsiderado como dois sistemas distintos departida, comum apenas com a parte de proteçãodo motor ( e ) e a parada ( ) botão STOP.O contator destina-se a controlar a rotaçãono sentido horário, o contator d

A mudança de direcção de rotação é dada pelainversão das fases e .Com este tipo de comando, è obrigatório prever

estina-se acontrolar a rotação no sentidoanti-horário.

um sistema para evitar a ativação concomitante

de ambos os contatores, a o fim de evitar curto-circuitos perigosos com as fases reversas.Para fazer isto, utiliza-se geralmente umsistema elétrico de intertravamento, que nãopermite a alimentação da bobina do contatoroposto àquele em operação. Para fazer issousamos contatos auxiliares N.F. em série com asbobinas e cruzados mecanicamente, - -para a bobina do contator e - - para abobina do contator . Quando o motor gira nosentido horário è excitado, o seu contactoauxiliar - abre e não permite a alimentaçãode até parar o sistema e iniciar um novociclo.

21 22 K1K2 21 22 K2

K1K1

21 22K2

Partida de Motores com reversão (sistema básico)

Objetivo:Acionar, de forma automática, um motor com reversão do sentido de rotação, mostrandoalgumas similaridades com a partida direta, introduzindo o conceito de “intertravamento” elétrico.

potência comando

24


Funcionamento (potência)

Q11 3 5 K1

K2K3W2 Y2 U2

K2estrellaW2 Y2 U2

triangulo

A tensão da linha passa através do disjuntore chega a os contatos - - dos contatores e

.O contator , tem a tarefa de ligar os contatosdo motor - - , para configurar-lo emmodalidade « »; tem a tarefa de ligaros contatos do motor - - , com asrespetivas fases em configuração « ».

Quando o sistema è iniciado (botão START) ocontator fecha junto a o contator ;criando uma ligação do motor em triangulo (verpágina 19).Essa condição persiste por um tempo pré-definido, em relação com as características domotor.Esgotado esse tempo abre e fechacriando uma ligação do motor em estrela.

K1 K3

K3 K2

Partida estrela-triângulo ( )Υ Δ/

Objetivo: demonstrar uma das importantes estratégias para evitar altos picos de corrente durante apartida de um motor de indução trifásico.

potência

25


Funcionamento (comando)

Q2A2 K1 K2 K3 K6

95 F1K6

S1 A1 K1 K3K6 K3

K2K6

A tensão da linha passa através do disjuntore chega a os terminais de - - - e ao terminal de .

è um relé temporizador, que comanda umcontato em troca do tipo: atrasado emfechamento e adiantado em abertura.Quando fecha, o terminais de , e

são alimentados ( condicionado a ointertravamento de e vice-versa).

começa uma contagem regressiva do tempoprogramado.

Alguns milissegundos antes de alcançar a fimda contagem, o contato em troca - abredesengatando o contator .Chegado a fim da contagem, com um atraso dealguns milisegundos, fecha o contato em troca

- engatando o contator .Este adiantamento e atraso de comando entre oscontatos - / - è necesario para garantiruma comutação segura entre e ,impedindo assim que, possíveis rejeiçõesmecânicas dos contatos de geram um curto-circuito «de linha» com o fechamento de .

15 16K3

15 18 K2

15 16 15 18K3 K2

K3K2

Partida estrela-triângulo ( )Υ Δ/

comando

26


Funcionamento

K1S1 K2

43 44 K213 14

K1S2 3 4

1 2 K1K2 13 14

K113 14 43 44 K3

1 2 S2

è o contator de potência.Apertando , o contator è

seladopara o seu contato auxiliar - ; tambémfecha o seu auxiliario - autorizando aenergização de .Apertando o seus contatos - são fechados e- abre mas a energização de e ainda

autorizada porque - permanecefechado por causa do seu selo; è energizado,o seu auxiliario - fecha junto a - , é

energizatopasando para os contatos - de e fica

energizado abrendo o seu contato - eficando selado por meio do seu contato - ,desligado assim que termina na posição derepouso abrendo - .

ainda è energizado graças a seu contato -, que se encontra em paralelo com o - deque nesse momento è aberto.

Parando de apertar e , acaba a energizaçãode e , iniciando assim novamente o ciclo.Se não para de ser apertado fica engatadoimpedindo uma nova fechadura de e asim ocomenso de uma nova seqüencia.

21 2213 14

K213 14

K1 1314 13 14K2

S1 S2K1 K3S1 K3

K2

Comando de prensa com seqüência de acionamento

Objetivo: Conhecer uma estratégia no comando de prensas, para evitar que o operador inutilizeuma das botoeiras de comando.

comando

Deste circuito, não será mostrada a seção de potência, que deve serfeita em conformidade com as necessidades do motor.

apertar e manter apertado S1, depois apertar e manter apertado S2.Se apertado S2 ante de S1 o sistema não deve funcionar.Se um dos dois botão não è mais apertado o sistema deve parar.

Seqüência de acionamento:

27


Comando de prensa com duas mãos e sistema que não permite de burlar os dois botões (NR 12)

Objetivo: conhecer uma das estratégias para segurança em prensas, evitando que o operadorinutilize burlando uma das botoeiras, trabalhando somente com a outra.

comando

Funcionamento

K3

K3A1

S1 S2A1 K1 K2

è o contator de potência.Embora a lógica do presente sistema é maiscomplexa do que o anterior, a realização práticae sua operação técnica são muito mais fáceis.O contator para ser acionado, precisa que aserie de contatos ligados em sejaconstantemente fechada.

e , os botões de acionamento, são ligadosem seria coma dos contatores e .Apertando os dois botões junto, com um atrasomaximo de 0,5 segundos os contatos em serie de

A1 K3 15 16 K4K3

13 1415 16 K4K4

15 16

K3

A1 K3

- são fechados, o contato - detambém é fechado e asim o contator èalimentado, fechando os contatos de potencia etambém o seu auxiliario - em paralelo com

- de .è um temporizador ultrarápido que, apos 0,5

segundo de sua primeira excitação, abre o seucontato - , independentemente de qualqueroutra condição elétrica do circuito, por issoprecisa jumperar o seu contato quando efechado, caso contrário falta o fechamento emsérie de - parando o motor.

Deste circuito, não será mostrada a seção de potência, que deve ser feitaem conformidade com as necessidades do motor.Com o sistema anterior, era possível burlar o botão S1, apos ainicialização do sistema; travando o botão o sistema podeva ser usadocom uma mão, com este novo sistema isto è impossível, porque temque apertar os dois botões giunto, com um atraso maximo entre um eoutro de 0,5 segundos

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