Acionamentos by Joel De Siqueira Ferreira

COMANDOS ELÃ&#x2030;TRICOS

Conselho Regional do SENAI - CE Presidente Jorge Alberto Vieira Studart Gomes Delegados das Atividades Industriais Efetivos Marcus Venícius Rocha Silva Aluísio da Silva Ramalho Ricard Pereira Silveira Edgar Gadelha Pereira Filho Suplentes Marcos Antônio Ferreira Soares Paulo Alexandre de Sousa Francisco Lélio Matias Pereira Marcos Augusto Nogueira de Albuquerque Representantes do Ministério da Educação Suplente Samuel Brasileiro Filho Representantes da Categoria Econômica da Pesca do Estado do Ceará Efetivo Elisa Maria Gradvohl Bezerra Suplente Eduardo Camarço Filho Representantes do Ministério do Trabalho e Emprego Efetivo Francisco Enio Oliveira Alencar Suplente Francisco José Pontes Ibiapina Representantes dos Trabalhadores da Indústria do Estado do Ceará Efetivo Carlos Alberto Lindolfo de Lima Suplente Francisco Alexandre Rodrigues Barreto

Departamento Regional do SENAI – CE Diretor do Departamento Regional do SENAI-CE Paulo André Holanda

Departamento Regional do Ceará

Comandos Elétricos 3ª Edição atualizada, revista

Fortaleza 2015

2 edição – 2013 3 edição - 2014

SENAI/CE Departamento Regional do Ceará

Este projeto foi elaborado por colaboradores desta Unidade de Negócios cujos nomes estão relacionados na folha de créditos.

Ficha Catalográfica

S491c

Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Regional do Ceará. Centro de Formação Waldyr Diogo de Siqueira. Comandos elétricos / Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Regional do Ceará. Centro de Formação Waldyr Diogo de Siqueira. – 2. ed. rev. atual.- Fortaleza, 2013. 115 p. il.

1. Eletricidade.

I. Título.

CDD 621. 3

SENAI - Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional do Ceará Av. Barão de Studart, 1980 o 1 Andar Aldeota CEP 60120-901 Fortaleza-CE Tel: (085) 3421.5900 Fax: (085) 3421.5909 e-mail: senai-ce@sfiec.org.br

SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 7 2 CARACTERÍSTICAS DE PLACA DOS MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO........................................................................................................... 8 2.1 Nome do fabricante .................................................................................. 10 2.2 Modelo (MOD) ........................................................................................... 10 2.3 Frequência nominal (HZ) ......................................................................... 10 2.4 Potência nominal (CV) ............................................................................. 10 2.5 Tensão nominal (V) .................................................................................. 12 2.6 Corrente nominal (A) ................................................................................ 13 2.7 Rotação nominal (RPM) ........................................................................... 14 2.8 Fator de serviço (FS) ................................................................................ 16 2.9 Categoria de conjugado (CAT) ................................................................ 16 2.10 Classe de isolamento (ISOL) ................................................................. 17 2.11 Regime de serviço (REG)....................................................................... 18 2.12 Corrente de rotor bloqueado (IP/IN) ....................................................... 19 2.13 Grau de proteção (IP) ............................................................................. 19 2.14 Sistemas de ligação de motores elétricos ........................................... 21 2.15 Rendimento............................................................................................. 27 2.16 Fator de potência ................................................................................... 28 3 DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO, COMANDO, MANOBRA E SINALIZAÇÃO PARA MOTORES ELÉTRICOS....................................................................... 29 3.1 Dispositivos de Proteção......................................................................... 29 3.1.1 Fusível ..................................................................................................... 29 3.1.2 Relé bimetálico de sobrecarga .............................................................. 355 3.1.3 Disjuntor motor ...................................................................................... 366 3.1.4 Relé sequência de fase ........................................................................... 37 3.1.5 Relé falta de fase .................................................................................... 38 3.1.6 Relé de mínima e máxima tensão ........................................................... 39 3.2 Dispositivos de Comando ....................................................................... 40 3.2.1 Botoeira ................................................................................................... 40 3.2.2 Sensores de proximidade ........................................................................ 44 3.2.3 Relé de tempo ......................................................................................... 48 3.2.4 Relé de tempo para partida estrela-triângulo .......................................... 49 3.3 Manobra .................................................................................................... 47 3.3.1 Contator................................................................................................... 50 3.4 Dispositivos de sinalização ............................ Erro! Indicador não definido. 4 INSTALAÇÃO E TESTE DE CHAVES MAGNÉTICAS ................................ 55 4.1 Partida direta ............................................................................................ 56 4.2 Partida estrela-triângulo .......................................................................... 64 4.3 Partida compensadora ............................................................................. 72 4.4 Partida série-paralela estrela de motor de 12 terminais ....................... 80 4.5 Chave magnética de comutação polar para motor Dahlander ............. 83 4.6 Partidas consecutivas de motores elétricos.......................................... 87 4.7 Chave magnética para frenagem por contra-corrente de motor elétrico ......................................................................................................................... 90 4.8 Chave magnética para frenagem por corrente retificada ..................... 94

4.9 Chave magnética para moto-bomba trifásica ........................................ 97 4.9.1 Chaves de bóias ...................................................................................... 97 4.9.2 Relés de nível ........................................................................................ 100 REFERÊNCIAS .............................................................................................. 104 GLOSSÁRIO .................................................................................................. 107

SENAI/CE | 7

1 INTRODUÇÃO Os comandos elétricos utilizam circuitos que têm a função de comandar e controlar o funcionamento de sistemas elétricos, principalmente motores elétricos. Estes tiveram início com os relés eletromecânicos e depois evoluíram para os contatores e posteriormente, nos dias atuais, para controladores e chaves de controle eletrônico, como conversores e inversores de frequência. Um simples toque no interruptor é um tipo de comando elétrico em que o seu funcionamento depende da ação do homem. Porém, existe também comando que não é necessária a intervenção do homem, como as lâmpadas da iluminação pública que acendem e apagam sozinhas por meio do comando de uma fotocélula1 . Os comandos elétricos são aplicados nas indústrias com a finalidade de controlar processos de produção. Dependendo da área de atuação, pode-se trabalhar com comandos elétricos, hidráulicos e/ou pneumáticos. Vemos que, apesar da evolução tecnológica nesse ramo por meio de CLPs (Controladores Lógicos Programáveis), conversores e inversores de frequência que estão sendo utilizados pelas máquinas industriais, ainda existe muito do “velho comandos elétricos” (uso de chaves eletromecânicas para acionamento de motores) nestas máquinas. Baseado na descrição acima, é de suma importância um profissional da área eletroeletrônica conhecer fundamentos básicos em comandos elétricos. Após estudo deste módulo, teremos capacidade de conhecer os principais dispositivos de proteção, comando e manobra de chaves magnéticas, assim como interpretar e analisar os principais circuitos de comandos elétricos mais utilizados pelas indústrias.

Fotocélula*: Dispositivo que transforma energia luminosa em elétrica.

8 | Comandos Elétricos

2 CARACTERÍSTICAS DE PLACA DOS MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO Conhecer a placa de identificação dos motores elétricos é fundamental para sabermos os dados característicos nominais de funcionamento do motor. Os dados fornecidos pelos fabricantes são calculados e ensaiados para cada tipo de motor. Ligar um motor não é tão simples como muitos técnicos pensam. Reflita sobre os seguintes questionamentos: Que valor de tensão pode-se ligar um motor? Qual esquema de ligação correto de um motor, estrela ou triângulo? Pode-se ligar o motor ao tempo, sem nenhuma proteção contra chuva?

As respostas serão encontradas após análise dos dados contidos na placa de identificação do motor. Pode-se dizer que a placa do motor é como se fosse a “identidade do motor”. Portanto os técnicos em eletroeletrônica devem procurar não só aprender as referências contidas nessa placa como tentar ao máximo conservá-la em bom estado para evitar problemas de identificação e/ou instalação do motor elétrico. Os motores, quando são construídos, são projetados pelos fabricantes para atender a certos valores. Dentre os quais podemos destacar: 1. características nominais da rede elétrica de alimentação do motor; 2. características da carga a qual o motor irá acionar; 3. condições/ ambientes em que o motor irá trabalhar.

Estes valores, quando unidos em conjunto, tornam-se dados nominais de funcionamento do motor, representados pela placa de identificação do motor. Esta é a maneira pela qual os fabricantes expressam essas informações.

SENAI/CE | 9

Atenção! Os dados sempre devem estar de forma legível ao usuário evitando assim leituras errôneas.

O material com qual é confeccionada a placa deve ser de material resistente ao ambiente de funcionamento evitando principalmente oxidação, como também deve ser fixada em parte do motor para que seja visualizada facilmente. A norma que discrimina os dados que a placa deve apresentar é a NBR7094. Veja a seguir a figura de uma placa de motor:

Figura 1 - Placa de motor Fonte: Livro: Acionamentos Elétricos. Autor: Claiton Moro Franchi

Veremos a seguir a análise dos principais dados de placa:

10 | C o m a n d o s E l é t r i c o s 2.1 Nome do fabricante Nome legível e em destaque da indústria fabricante do motor.

2.2 Modelo (MOD) Geralmente os fabricantes de motores elétricos identificam os seus modelos por meio de símbolos formados por letras e números. Cada um usa uma referência particular para representar o seu modelo de fabricação. Com a referência do modelo em mãos e o nome do fabricante, basta olhar a tabela desse dado fabricante e verificar maiores detalhes de construção do motor. Os

dados

contidos

nessas

referências

geralmente

são

altura,

comprimento e formato da carcaça, se o motor possui flange ou não, em que posição deve ser fixado para funcionamento, entre outros. A quantidade de dados fornecidos com referência a um determinado modelo depende de fabricante para fabricante.

2.3 Frequência nominal (HZ) É o valor de frequência para o qual o motor deve funcionar em regime nominal, ou seja, que foi projetado a funcionar. Sabe-se que os valores padronizados de frequência a nível internacional são 50 e 60 Hz. A frequência usada no Brasil de forma padrão é 60 Hz. A NBR-7094 prescreve que, para os motores funcionarem de forma satisfatória, deve ter uma faixa de variação de ± 5% da frequência nominal.

2.4 Potência nominal (CV) É o valor da capacidade do motor em fazer movimentar uma máquina. Este valor é dado em cavalo vapor (CV) ou em quilowatt (KW), que é um múltiplo do Watt (W), unidade de medida da potência elétrica.

S E N A I / C E | 11

Como o motor transforma a energia elétrica em energia mecânica, a potência nominal de um motor pode ser dada em potência elétrica (KW) ou em potência mecânica (CV). Se na placa de dados de um motor estiver escrita a potência em cavalo vapor (CV), é possível saber a potência elétrica correspondente em quilowatt (KW). Veja o exemplo abaixo: 1 CV = 0,736 KW (procure memorizar esse valor). EXEMPLO 1 - Se você quer saber o valor da potência elétrica em KW de um motor cuja potência mecânica é de 2.0 CV, basta multiplicar o valor (0,736) por 2.0. Assim, temos: 0,736 x 2.0 = 1.526 KW. EXEMPLO 2 - Se você quer saber o valor da potência mecânica, em CV, de um motor cuja potência elétrica é de 11,0 KW, basta dividir o valor (11,0) por (0,736). Assim temos: 11,0 : 0,736 = 14,945 CV ou aproximadamente 15 CV. Agora vamos mostrar a relação entre potências elétricas e mecânica para você comparar: EXEMPLO: Se determinado motor elétrico tem uma potência nominal de 10 CV, isto quer dizer que ele é capaz de movimentar uma máquina que necessita dessa potência mecânica para poder produzir trabalho. Por outro lado, os condutores da rede que alimentam o motor deverão ser capazes de transportar uma potência elétrica de 0,736 x 10 = 7,36 KW sem se aquecerem em excesso. É possível que você veja escrito na placa de dados dos motores elétricos a potência mecânica em HP, que são as iniciais de duas palavras inglesas horse power ou em nosso idioma cavalo-vapor. Um HP equivale a 0,746 KW. Mas, segundo as normas da ABNT, a potência mecânica será dada sempre em (CV). A potência nominal para os motores de um bobinado não modifica com o valor da tensão, exceto para os motores DAHLANDER e para motores de dois bobinados. Neste caso, é possível que ele tenha duas potências nominais diferentes. Veja o exemplo a seguir: A placa de dados abaixo indica que o motor tem uma potência nominal de 2,0CV, quer seja ligado em 220 V ou 380 V trifásico.

12 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

Figura 2 - Placa de dados Fonte: http://www.eletricabasica.kit.net/motoreseletricos.htm. Acesso em: 17 dez. 2012

Esta placa também nos indica que, quando o motor estiver ligado em triângulo (∆), a tensão nominal é de 220 V e a corrente em cada condutor de fase é 6,0 A e quando estiver ligado em estrela (Y) a corrente será de 5,2A com o motor a plena carga.

2.5 Tensão nominal (V) A tensão nominal do motor de indução trifásico é o valor da tensão da rede para a qual o motor foi projetado, para que possa funcionar normalmente sem se aquecer em excesso. O isolamento do motor é feito baseado na tensão nominal do motor. Por isso antes de ligar o motor à rede, veja primeiro se a tensão nominal da rede está de acordo com a tensão nominal do motor. Veja: se o motor tiver a placa com três terminais, sua tensão nominal terá apenas um valor;

S E N A I / C E | 13

se o motor tiver a placa com seis terminais, terá dois valores de tensão nominal; se o motor tiver a placa com nove terminais, terá dois valores de tensão nominal, sendo uma o dobro da outra; se o motor tiver a placa com doze terminais terá quatro valores de tensão nominal. Veja abaixo um exemplo de placa que mostra a ligação de um motor com quatro tensões diferentes:

Figura 3 - Ligação das bobinas dos motores de 12 terminais. Fonte: http://www.eletricabasica.kit.net/motoreseletricos.htm. Acesso em: 17 dez. 2012

Esta placa de dados indica que o motor pode ser ligado a quatro valores de tensão diferentes, dependendo da tensão nominal da rede. Por exemplo se a rede for ligada em 220 V, ele deverá ser ligado duplo triângulo (∆∆).

2.6 Corrente nominal (A) É o valor de corrente elétrica que o motor absorve da rede de alimentação quando este está sobre tensão e frequência nominal e desenvolvendo potência nominal no seu eixo. Vale informar que, quanto maior a potência mecânica desenvolvida pelo motor, maior vai ser sua corrente nominal. Quando de uma subtensão de alimentação do motor, este passa a exigir da rede elétrica uma corrente maior para suprir a diminuição do valor de

14 | C o m a n d o s E l é t r i c o s tensão, pois a potência elétrica é diretamente proporcional à tensão e à corrente. Para suprir essa diminuição de tensão e manter a potência constante, a corrente exigida do motor sobe de valor. Nesse caso, para que o motor não se danifique, é necessário um dispositivo de proteção contra subtensão.

2.7 Rotação nominal (RPM) A velocidade nominal é o valor da rotação do rotor medido em cada minuto, ou seja, é o número de rotações por minuto (rpm) que o rotor gira sob tensão, frequência e potência nominais do motor. O motor de indução é chamado também de motor assíncrono, a rotação é devido à indução do efeito eletromagnético do bobinado do estator. Quando o motor está funcionando, o efeito criado pelo bobinado do estator é dividido em polos eletromagnéticos, portanto, o rotor gira de acordo com o número de polos do motor. A velocidade nominal é menor que a velocidade do campo eletromagnético. Por isso ele é chamado de motor assíncrono. Quando o motor está sem carga, a rotação é praticamente igual à do campo eletromagnético criado pelo estator. Além do número de polos, a rotação do motor depende da frequência nominal do motor, pois aumentando esta, aumenta também sua velocidade. Portanto, a rotação depende do número de polos e do valor da frequência nominal. Se a tensão nominal da rede for muito menor do que a tensão nominal do motor, o efeito eletromagnético criado pelo estator pode não ser o suficiente para movimentar a máquina, fazendo diminuir a rotação do motor. Se a potência nominal do motor for menor do que a potência exigida pela máquina, o motor terá sua rotação diminuída, pois ele não será capaz de movimentar tal máquina. Veja a tabela abaixo que mostra a relação de polos, rpm e frequência. Nesta tabela foram mostradas apenas as rpm dos motores de II, IV, VI, VIII polos, nas frequências de 50 Hz e 60 Hz, por serem as mais comuns nas indústrias, mas os motores podem ter qualquer número de polos desde que seja um número par.

S E N A I / C E | 15 Tabela 1 - Relação Número de polos x Velocidade x Frequência RPM FREQUÊNCIA (F) NÚMERO DE POLOS (P) II 3.000 50 Hz 3.600 60 Hz IV 1.500 50 Hz 1.800 60 Hz VI 1.000 50 Hz 1.200 60 Hz VIII 750 50 Hz 900 60 Hz Fonte: Elaboração própria do autor

Num motor de VIII polos, o rotor gira com 900 rpm se ele for ligado a uma rede com valor de frequência de 60 Hz. Caso esse motor seja ligado a uma rede de 50 Hz, o valor da rotação seria de 750 rpm. Normalmente, a placa de dados não traz o número de polos do motor, mas você pode saber pelo número de rotações por minuto (rpm) quantos polos tem aquele motor. Você pode calcular o número de polos de qualquer motor trifásico. Para isto, basta aplicar esta fórmula:

f × 120 rpm

Onde: “P” = Número de polos “f” = Frequência nominal do motor em Hertz(Hz) “rpm” = Número de rotações por minuto do motor. 120 = Uma constante aplicada a esse cálculo

Exemplo: Um motor que gira 3600 rpm, quando ligado a uma rede cujo valor de frequência (F) é de 60 Hz, tem quantos polos? Resposta: aplicando a fórmula, temos:

f × 120 rpm

P = 60 x 120 3600

P = 7 200 3 600

P = 2 pólos

16 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

2.8 Fator de serviço (FS) É um fator multiplicador que, aplicado à potência nominal do motor, indica que a carga permitida pode ser aplicada continuamente ao motor, sem aquecê-lo de forma prejudicial. Pode-se resumir como uma “potência de reserva” que o motor possui, onde esta pode ser utilizada de forma contínua, desde que sejam mantidas a tensão e frequência nominal do motor. Vale salientar que o fator de serviço não deve ser confundido como capacidade momentânea de sobrecarga, como muitos profissionais pensam. Veja um exemplo: tem-se um motor de 5 CV / 60 Hz / 380 V / 3~ e possui fator de serviço 1.15. Este motor pode ser usado em uma sobrecarga de até 15% de forma contínua desde que mantido em 60 Hz e 380V, ou seja, o motor pode fornecer no seu eixo até 5,75CV sem aquecimento prejudicial.

2.9 Categoria de conjugado (CAT) Referência que define os limites de conjugado máximo e de partida e de corrente de partida estipulados conforme a norma NBR-7094. Conjugado, que também pode ser chamado de torque, é definido como a medida do esforço necessário para girar o eixo de uma máquina. Conforme as suas características de conjugado em relação à velocidade e corrente de partida, os motores de indução trifásico com rotor gaiola são classificados em três categorias: Categoria N – motor com conjugado de partida normal, corrente de partida normal e baixo escorregamento. Referem-se a maioria dos motores encontrados no mercado e prestam-se ao acionamento de cargas normais como máquinas operatrizes e bombas; Categoria H – motor com conjugado de partida alto, corrente de partida normal e baixo escorregamento. Utilizado em cargas que exigem alto conjugado na partida como carregadores, peneiras, cargas de alta inércia, transportadores, entre outros;

S E N A I / C E | 17

Categoria D – motor com conjugado de partida alto, corrente de partida normal e alto escorregamento (mais de 5%). Utilizado principalmente em prensas excêntricas, em que a carga apresenta picos periódicos, e em elevadores.

Veja abaixo o gráfico curvas conjugado x velocidades das diferentes categorias: C Cat D Cat H Cat N

rpm Gráfico 1 - Curvas conjugado x velocidade. Fonte: www.dieletric.com.br/materia_completa.php?cd=010. Acesso em: 04 mar. 2013

2.10 Classe de isolamento (ISOL) Define o limite de temperatura do conjunto de materiais isolantes empregados no enrolamento dos motores, que estes podem suportar continuamente sem que sua vida útil seja diminuída. De acordo com a norma brasileira, os limites de elevação de temperatura (∆t) estão na tabela abaixo: Tabela 2 - Composição da temperatura em função da classe de isolamento COMPOSIÇÃO DA TEMPERATURA EM FUNÇÃO DA CLASSE DE ISOLAMENTO Classe de isolamento A E B F H Temperatura ambiente ºC 40 40 40 40 40 Elevação de temperatura (∆t) Diferença entre o ponto mais quente e a carcaça Temperatura máxima suportada pelo isolamento

ºC ºC

60 5

75 5

80 10

100 15

125 15

ºC

105

120

130

155

180

Fonte: : http://pt.shvoong.com/exact-sciences/engineering/1808567-classes-isolamentomotores-el%C3%A9tricos/. Acesso em: 04 mar. 2013

18 | C o m a n d o s E l é t r i c o s Vele salientar que a vida útil de um motor depende de forma fundamental da isolação de seu bobinado. A isolação do motor pode ser afetada por ambientes corrosivos, pela umidade e por vibrações constantes. Porém vale saber que o fator determinante é realmente a temperatura de operação que os materiais isolantes trabalham. Para se ter uma ideia, ultrapassar em 10ºC a temperatura da isolação, segundo informações técnicas, reduz a vida útil do motor a sua metade.

2.11 Regime de serviço (REG) Indica a forma como o motor irá trabalhar de acordo com a necessidade da carga, isto é, quando este está em funcionamento abrangendo os intervalos a vazio, em repouso e desenergizado, bem como as suas durações e a sua sequência no tempo. Geralmente os motores são projetados pelos fabricantes para operarem em regime contínuo. A norma brasileira prescreve uma tabela para escolha do regime de trabalho do motor, porém isso não implica dizer que, caso haja necessidade de algum motor com regime especial diferente da padronização, seja impossível obtê-lo. Será um motor de regime especial e consequentemente será mais caro que os de regime padronizado por norma. O quadro a seguir mostra os tipos de regime, o código e as respectivas características.

TIPO DE REGIME

CÓDIGO

Regime contínuo

Regime de tempo limitado

Regime intermitente periódico

CARACTERÍSTICAS DO REGIME EM RELAÇÃO À CARGA Funcionamento a carga constante de duração suficiente para que alcance o equilíbrio térmico. Funcionamento a carga constante, durante certo tempo, inferior ao necessário para atingir o equilíbrio térmico.

Sequência de ciclos idênticos, cada qual incluindo um período de funcionamento a carga constante e um período de repouso, sendo tais períodos muito curtos para atingir o equilíbrio térmico durante um ciclo de regime e no qual a corrente de partida não afeta de modo significativo a elevação de temperatura.

S E N A I / C E | 19

Regime intermitente periódico com partidas

Regime intermitente periódico com frenagem por contracorrente Regime de funcionamento contínuo com carga intermitente Regime de funcionamento contínuo com frenagem por contracorrente

Regime de funcionamento contínuo com S8 mudança periódica na relação carga/velocidade do motor

Sequência de ciclos de regime idênticos, cada qual consistindo de um período de partida, de funcionamento a carga constante e de repouso, sendo tais períodos muito curtos para atingir o equilíbrio térmico.

Sequência de ciclos de regime idêntico, cada qual consistindo de um período de partida, de funcionamento a carga constante, de frenagem elétrica rápida e de repouso, sendo tais períodos curtos para atingir o equilíbrio térmico. Sequência de ciclos de regime idênticos, cada qual consistindo de um período de funcionamento a carga constante e de funcionamento vazio, não existindo o período de repouso. Sequência de ciclos de regime idêntico, cada qual consistindo de um período de partida, de funcionamento a carga constante e de frenagem elétrica, não existindo o período de repouso. Sequência de ciclos de regime idêntico, cada ciclo consistindo de um período de partida e de funcionamento a carga constante, correspondendo a uma velocidade de rotação pré-determinada, seguidos de um ou mais períodos de funcionamento a outras cargas constantes, correspondentes as diferentes velocidades de rotação. Não existe o período de repouso.

Quadro 1 - Tipo de Regime x Características do regime em relação à carga Fonte: Livro Acionamentos Elétricos – Autor: Claiton Moro Franchi (2009)

2.12 Corrente de rotor bloqueado (IP/IN) É o valor máximo que o motor suporta com seu rotor bloqueado, sob tensão e frequência nominal. A indicação desta corrente, segundo a NBR 7094, é feita de maneira direta mostrada na placa pelo valor da relação entre a corrente de partida e a nominal.

2.13 Grau de proteção (IP) As carcaças dos motores elétricos são construídas de acordo com a necessidade de utilização, de modo a atender a proteção contra a penetração de corpos sólidos e líquidos prejudiciais ao motor.

20 | C o m a n d o s E l é t r i c o s O grau de proteção define justamente esse índice de proteção, definido pela norma brasileira NBR-6146. Esse índice/grau de proteção é representado pelas características IP seguidas por dois algarismos. O 1º algarismo indica o grau de proteção contra penetrações de corpos sólidos estranhos e contatos acidentais de pessoas. Vejamos o quadro a seguir:

Algarismo 0 1 2 3 4 5 6

Primeiro algarismo Indicação Sem proteção Proteção contra corpos estranhos sólidos acima de 50mm Proteção contra corpos estranhos sólidos acima de 12mm Proteção contra corpos estranhos sólidos acima de 2,5mm Proteção contra corpos estranhos sólidos acima de 1,0mm Proteção contar acúmulo de poeiras nocivas ao motor Totalmente protegido contra poeira

Quadro 2 - Grau de proteção contra penetrações de corpos sólidos Fonte: Livro: Acionamentos Elétricos – Autor: Claiton Moro Franchi (2009)

O 2º algarismo indica o grau de proteção contra a penetração de água no interior do motor. Vejamos o quadro a seguir:

Segundo algarismo Algarismo 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Indicação Sem proteção Proteção contra pingos de água na vertical Proteção contra pingos de água até a inclinação de 15º com a vertical Proteção contra água de chuva até a inclinação de 60º com a vertical Proteção contra respingos de todas as direções Proteção contar jatos de água de todas as direções Proteção contra vagalhões Proteção contra imersão temporária Proteção contra imersão permanente

Quadro 3 - Grau de proteção contra a penetração de água Fonte: Livro: Acionamentos Elétricos – Autor: Claiton Moro Franchi (2009)

Pode-se combinar de diferentes maneiras os algarismos citados anteriormente, mas geralmente as combinações aplicadas na prática podemos ver no quadro que vem a seguir:

S E N A I / C E | 21

Motor Classe de proteção

GRAUS DE PROTEÇÃO 1º algarismo Proteção contra Proteção contra contato corpos sólidos

IP 11

IP 12 Toque acidental com a mão

Corpos sólidos com dimensões acima de 50mm

IP 13 IP 21

IP 22

Toque com os dedos

Corpos sólidos com dimensões acima de 12mm

Toque com ferramentas

Corpos sólidos com dimensões acima de 1mm

Proteção completa contra choques

Proteção contra acúmulo de poeira nociva ao motor

IP 23

IP 44

IP 54 IP 55

2º algarismo Proteção contra água Pingos de água na vertical Pingos de água até uma inclinação de 15º com a vertical Água de chuva com inclinação de até 60º com a vertical Pingos de água na vertical Pingos de água até uma inclinação de 15º com a vertical Água de chuva até uma inclinação de 60º com a vertical Respingos de todas as direções Respingos de todas as direções Jatos de água de todas as direções

Quadro 4 - Exemplos de Graus de Proteção dos motores elétricos Fonte: Livro: Acionamentos Elétricos – Autor: Claiton Moro Franchi (2009)

2.14 Sistemas de ligação de motores elétricos Os tipos de ligações realizadas no enrolamento de motores elétricos são basicamente dois: a triângulo ou a estrela. Os motores trifásicos mais utilizados em indústrias possuem geralmente 6 ou 12 terminais. Os motores que apresentam 6 terminais possuem normalmente 2 tensões nominais de placa para sua alimentação. Os que apresentam 12 terminais já possuem 4 tensões nominais de placa para alimentação. É importante observar que a 1ª tensão apresentada na placa do motor é a máxima de trabalho para o qual o enrolamento do motor foi fabricado a suportar. Em outras palavras, se um motor apresenta uma tensão de placa 220/380V, isto representa que o motor pode ser ligado nas duas tensões e que a tensão de 220V (que é a 1ª tensão de placa) é a tensão máxima que o

22 | C o m a n d o s E l é t r i c o s enrolamento do motor suporta. Caso o enrolamento seja energizado por uma tensão de valor maior, provavelmente o motor poderá danificar-se caso não haja alguma proteção elétrica. Veremos a seguir a ligação de motor 3Ø ~ com 6 e 12 terminais.

Ligação de motor 3Ø ~ com tensão de placa 220/380V de 6 terminais

A ligação dos terminais do motor para uma rede de alimentação cuja tensão é 220V - 3Ø ~ deve ser feita em triângulo ( ∆ ). Sabemos que na ligação triângulo a EF = EL (a tensão de fase é igual a tensão de linha), logo a tensão que ficará sobre as bobinas é igual a tensão de linha e, como a tensão de linha é 220V, teremos sobre as bobinas 220V que é tensão para qual o enrolamento foi projetado a funcionar. Veja figura a seguir:

Figura 4 - Fechamento triângulo Fonte: http://saladaeletrica.blogspot.com.br/. Acesso em: 04 mar. 2013

Logo para ligarmos o motor em triângulo, teremos que realizar as seguintes interligações entre os terminais: R-1-6 S-2-4 T-3-5 A ligação dos terminais do motor para uma rede de alimentação cuja tensão é 380V - 3Ø ~ deve ser feita em estrela (Y), pois a tensão que ficará sobre as bobinas é igual a tensão de linha dividida por 1,73 (constante do sistema trifásico). Como a tensão de linha é 380V, sobre as bobinas ficará

S E N A I / C E | 23

aproximadamente 220V (380V ÷ 1,73 = ± 220V), que é tensão para qual o enrolamento foi projetado a suportar. Veja figura a seguir:

Figura 5 - Fechamento estrela Fonte: http://saladaeletrica.blogspot.com.br/. Acesso em: 04 mar. 2013

Logo para ligarmos o motor em estrela, teremos que realizar as seguintes interligações entre os terminais:

R-1 S-2 T-3 4-5-6

Ligação de motor 3Ø ~ com tensão de placa 220/380/440/760V de 12 terminais

A ligação dos terminais do motor para uma rede de alimentação cuja tensão é 220V - 3Ø ~ deve ser feita em triângulo paralelo (∆ ∆), pois a tensão que ficará sobre as bobinas é igual a de linha. Como a tensão de linha é 220V e as bobinas do enrolamento estão ligadas em paralelo, sobre estas teremos também 220V, que é tensão para qual o enrolamento foi projetado a suportar. Veja figura a seguir:

24 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

Figura 6 - Triângulo paralelo Fonte: http://saladaeletrica.blogspot.com.br/. Acesso em: 04 mar. 2013

Logo para ligarmos o motor em triângulo paralelo, teremos que realizar as seguintes interligações entre os terminais: R - 1 - 6 - 7 - 12 S - 2 - 4 - 8 - 10 T - 3 - 5 - 9 - 11

A ligação dos terminais do motor para uma rede de alimentação cuja tensão é 380V - 3Ø ~ deve ser feita em estrela paralela (Y Y), pois a tensão que ficará sobre as bobinas é igual a tensão de linha dividida por 1,73 (constante do sistema trifásico). Como a tensão de linha é 380V e as bobinas do enrolamento estão ligadas em paralelo, sobre as bobinas ficará aproximadamente 220V (380V ÷ 1,73 = ± 220V), que é tensão para qual o enrolamento foi projetado a suportar. Veja figura a seguir:

S E N A I / C E | 25

Figura 7 - Estrela paralela Fonte: Fonte: http://saladaeletrica.blogspot.com.br/. Acesso em: 04 mar. 2013

Logo para ligarmos o motor em estrela paralelo, teremos que realizar as seguintes interligações entre os terminais: R-1-7 S-2-8 T-3-9 4 - 5 - 6 - 10 - 11-12 A ligação dos terminais do motor para uma rede de alimentação cuja tensão é de 440V - 3Ø ~ deve ser feita em triângulo série (∆), pois a tensão que ficará sobre as bobinas é igual a tensão de linha. E, como a tensão de linha é 440V e as bobinas do enrolamento estão ligadas em série, sobre as bobinas teremos 220V (220V + 220v = 440V), que é tensão para qual o enrolamento foi projetado a suportar. Veja figura a seguir:

26 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

Figura 8 - Triângulo série Fonte: Fonte: http://saladaeletrica.blogspot.com.br/. Acesso em: 04 mar. 2013

Logo para ligarmos o motor em triângulo série, teremos que realizar as seguintes interligações entre os terminais:

R - 1 - 12 S - 2 - 10 T - 3 - 11 4-7 5-8 9-6 A ligação dos terminais do motor para uma rede de alimentação cuja tensão é de 760V - 3Ø ~ deve ser feita em estrela série (Y), pois a tensão que ficará sobre as bobinas é igual a tensão de linha dividida por 1,73 (constante do sistema trifásico). E, como a tensão de linha é 760V e as bobinas do enrolamento estão ligadas em série (cargas ligadas em série a tensão sobre estas se divide), logo sobre as bobinas ficará aproximadamente 220V (760V ÷ 1,73 = ± 440V ►220V + 220V = 440V), que é tensão para qual o enrolamento foi projetado a suportar. Veja figura a seguir:

S E N A I / C E | 27

Figura 9 - Estrela série Fonte: Fonte: http://saladaeletrica.blogspot.com.br/. Acesso em: 04 mar. 2013

Logo para ligarmos o motor em estrela série, teremos que realizar as seguintes interligações entre os terminais:

R-1 S-2 T-3 4-7 5-8 6-9 10 - 11 – 12

2.15 Rendimento Em nosso dia a dia é muito comum falarmos em rendimento, seja na escola, seja no trabalho ou até mesmo quando queremos saber quantos quilômetros um automóvel faz com um litro de combustível. No estudo de Física, a noção de rendimento está ligada à energia e à potência.

28 | C o m a n d o s E l é t r i c o s Todas as vezes que uma máquina realiza um trabalho, parte de sua energia total é dissipada, seja por motivos de falha, seja devido ao atrito. Lembrando que essa energia dissipada não é perdida, ela é transformada em outros tipos de energia (Lei de Lavoisier). Assim sendo, considera-se a seguinte relação para calcular o rendimento:

Onde: η é o rendimento da máquina Pu é a potência utilizada pela máquina (saída) Pt é a potência total recebida pela máquina (entrada)

A potência total é a soma das potências útil e dissipada.

Pt= Pu + Pd

Por se tratar de um quociente de grandezas de mesma unidade, rendimento é uma grandeza adimensional, ou seja, não possui unidade. Rendimento é expresso em porcentagem e é sempre menor que um e maior que zero 0< η<1. As unidades das potências utilizadas são W = Watt, CV = Cavalo Vapor e HP = Horse Power. Existe uma correspondência entre W, CV e HP = (1 CV = 736 W e 1 HP = 746 W)

2.16 Fator de potência (cos φ) O fator de potência é a relação entre a potência ativa consumida pelo motor para determinada tensão e corrente, e a máxima potência que poderia ser obtida com as mesmas tensões e corrente (potência aparente). Quanto mais próximo de 1 (um) o valor desse fator, menos energia esse motor desperdiça.

S E N A I / C E | 29

3 DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO, COMANDO, MANOBRA E SINALIZAÇÃO PARA MOTORES ELÉTRICOS Vários são os tipos de dispositivos usados em montagens e instalações de chaves magnéticas para partidas de motores elétricos. Estes podem ser de manobra, comando, acionamento, conexão e sensoriamento. Conhecer e identificar os dispositivos de manobra e comando e, saber em que tipo de carga a ser aplicados, torna-se importante e é necessário o profissional da área eletroeletrônica absorver o máximo de informações sobre o citado conteúdo. A seguir veremos os principais dispositivos utilizados para manobra, comando, proteção e sinalização em montagens e instalações de chaves magnéticas para partidas de motores elétricos trifásicos.

3.1 Dispositivos de proteção para circuitos e motores elétricos A proteção contra defeitos e/ou falhas elétricas em circuitos é fundamental para evitar perdas humanas e/ou materiais. Quem trabalha na área eletroeletrônica sabe a importância dos dispositivos que asseguram a proteção contra essas falhas, conhecer estes dispositivos, saber sua atuação e a que tipo de falha e/ou defeito protegem, torna um conhecimento fundamental e necessário para quem trabalha nessa área. Veremos a seguir os principais dispositivos de proteção utilizados em montagens e instalações de chaves magnéticas para partida de motores elétricos trifásicos.

3.1.1 Fusível Fusível tipo “D” Dispositivo de segurança que quando usado em circuitos alimentadores de motores, protege estes contra curto-circuito e também contra sobrecargas de longa duração.

30 | C o m a n d o s E l é t r i c o s O fusível tipo “D” é um dos elementos que compõe a segurança tipo “D”, que é composta basicamente de cinco elementos: tampa, fusível, parafuso de ajuste, anel de proteção e base. Veja figura a seguir:

Figura 10 - Fusível tipo D e suas partes Fonte: http://mangesemeletrica.webnode.com.br/materias/comandos-eletricos/. Acesso em: 17 dez. 2012

• Tampa Elemento dotado de um visor que permite a inspeção visual das condições do fusível (se está com o elo fusível inteiro ou não). Permite também a troca do fusível com o circuito sob tensão. Vale salientar que não se deve trocar fusível com a carga em funcionamento devido a presença da corrente no circuito, que provoca arco elétrico. Dependendo da intensidade da corrente, este arco pode provocar sérios acidentes ao técnico profissional.

Figura 11 - Tampa do fusível Fonte: http://serviteltelefonia.com.br/produtos/detalhes/?id_cat=1&id=17. Acesso em : 17 dez. 2012

S E N A I / C E | 31

• Fusível Elemento que internamente possui um elo fusível (o qual se funde com a corrente de curto-circuito) imerso em uma areia especial de quartzo de fina granulação, com a finalidade de diminuir o arco voltaico evitando assim uma provável explosão no caso de queima do fusível. Esse fusível geralmente é fabricado em uma faixa que vai de 2A até 100A.

Figura 12 - Fusível Fonte: http://serviteltelefonia.com.br/produtos/detalhes/?id_cat=1&id=17. Acesso em: 04 mar. 2013

Na parte de baixo do fusível existe um indicador (espoleta) que indica a queima do elo fusível. Quando este queima, a espoleta saca fora e fica no visor da tampa. O indicador ou “espoleta” é distinguido por cor. Há, para cada capacidade de amperagem, uma cor padrão para a “espoleta”. A seguir veremos um quadro que mostra a cor correspondente a cada amperagem do fusível:

Capacidade do fusível 2A 4A 6A 10A 16A 20A 25A 35A 50A 63A 80A 100A

Código de cor da espoleta Rosa Marrom Verde Vermelha Cinza Azul Amarela Preta Branca Cobre Prata Vermelha

Quadro 5 - Capacidade do fusível x Código de cor da espoleta Fonte: http://serviteltelefonia.com.br/produtos/detalhes/?id_cat=1&id=17. Acesso em: 04 mar. 2013

32 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

Existem dois tipos de fusíveis quanto à forma de atuação: de ação retardada e o de ação rápida. Os primeiros suportam os aumentos súbitos da corrente de partida dos motores elétricos. Essa ação retardada é conseguida com o aumento da massa do elemento condutor no ponto de ruptura do elo fusível. Este tipo de fusível é utilizado em cargas indutivas. Os segundos são utilizados em circuitos que não têm variação considerável de corrente entre o momento de partida e o de regime normal de trabalho. É utilizado em cargas resistivas e circuitos eletrônicos de máquinas. • Parafuso de ajuste Elemento construído de acordo com a corrente nominal do fusível, não permitindo a montagem de fusíveis de maior corrente que a permitida. Realiza o contato elétrico entre o fusível e a base. Os parafusos de ajustes vêm também padronizados por um código de cor e obedece à mesma tabela do código de cor da espoleta do fusível.

Figura 13 - Parafuso de ajuste. Fonte: http://serviteltelefonia.com.br/produtos/detalhes/?id_cat=1&id=17. Acesso: 04 mar. 2013

• Anel de proteção Elemento que tem como finalidade básica isolar a rosca metálica da base, evitando prováveis choques elétricos acidentais durante trocas de fusíveis.

Figura 14 - Anel de proteção Fonte: http://serviteltelefonia.com.br/produtos/detalhes/?id_cat=1&id=17. Acesso em: 04 mar. 2013

S E N A I / C E | 33

• Base Sustenta e reúne todos os outros elementos da segurança. Pode ser aberta ou fechada, quanto a proteção, e pode ser fixa com parafusos ou suporte.

Figura 15 - Base do fusível Fonte: http://www.irmaosabage.net/grupo/1590. Acesso: 04 mar. 2013

Para colocar e retirar o parafuso de ajuste, usa-se um acessório chamado de chave para parafuso de ajuste de fusível tipo “D”. Veja figura a seguir:

Figura 16 - Parafuso de ajuste de fusível tipo “D” Fonte: http://www.irmaosabage.net/grupo/1590. Acesso: 04 mar. 2013

Fusível tipo NH Tem a mesma finalidade do fusível tipo “D”: proteção contra curtoscircuitos e sobrecargas de longa duração com relação ao motor elétrico. A diferença está na capacidade de condução de corrente elétrica: o fusível NH é fabricado desde 6A até 1600A, uma gama bem maior que o tipo “D”.

34 | C o m a n d o s E l é t r i c o s Este fusível é composto basicamente de dois elementos: o próprio fusível NH e a base. Veja figura a seguir:

Figura 17 - Fusível NH Fonte: http://www.irmaosabage.net/grupo/1590. Acesso em: 04 mar. 2013

O fusível NH é composto pelo corpo de porcelana, em que ficam gravadas as características elétricas do fusível; pelo elo fusível, componente fabricado de ligas especiais que se fundem ao ser percorrido pela corrente de curto-circuito ou sobrecarga de longa duração; pelas facas, que são fabricadas geralmente de cobre e fazem o contato de fechamento e abertura do circuito e pelo dispositivo indicador (espoleta), que se desprende quando da ruptura do elo fusível (quando o fusível queima-se). Veja a figura a seguir:

Figura 18 - Posição do fusível tipo NH na base Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAFHwAF/comandos-apostila. Acesso em: 17 dez. 2012

S E N A I / C E | 35

A base do fusível NH é o elemento que sustenta o fusível e possui garras apropriadas para fixação. Veja figura a seguir:

Figura 19 - Base do fusível Tipo NH Fonte:http://www.schak.com.br/site07/main.asp?op=2&cod_info=5&codigo=4&subarea=Ba se%20Fus%EDvel%20NH&idioma=1&chave=produtos. Acesso em: 17 dez. 2012

Para retirar e colocar o fusível NH de sua base, usa-se um acessório chamado “punho” ou chave “saca fusível NH”. Veja figura a seguir:

Figura 20 - Saca fusível tipo NH Fonte: http://www.solostocks.com.br/venda-produtos/equipamentosindustriais/equipamentos-industria/punho-para-sacar-fusivel-nh-441304. Acesso em: 17 dez. 2012

3.1.2 Relé bimetálico de sobrecarga É um dispositivo de segurança que protege o motor contra sobrecarga e contra falta de fase, principalmente se o motor estiver funcionando a carga nominal. O princípio de funcionamento baseia-se na dilatação térmica dos metais. Duas lâminas de coeficiente de dilatação térmica são ligadas pela

36 | C o m a n d o s E l é t r i c o s solda, sob pressão ou eletroliticamente. Quando aquecidas, estas se dilatam diferentemente. As lâminas se curvam e esta curvatura é usada para comutar a posição de um contato “NF” conhecido como “interruptor do relé térmico de sobrecarga”. A abertura deste contato, que é ligado ao circuito de comando, faz com que a chave magnética desligue e pare o motor que está ligado a esta. Também neste tipo de relé, geralmente vem um contato “NA” que é utilizado para sinalização sonora ou visual indicando anomalia no motor. Após resfriamento dessas lâminas, o relé permite um rearme manual ou automático dependendo da posição deste botão. Este também possui um dial no qual se pode ajustar a corrente que provocará a atuação do relé. Geralmente o relé deve ser ajustado para a corrente nominal da carga a ser protegida, por exemplo, um motor. A seguir veja um modelo de relé térmico de sobrecarga:

Figura 21 - Relé térmico de sobrecarga. Fonte: http://saladaeletrica.blogspot.com.br/. Acesso em: 04 mar. 2013

3.1.3 Disjuntor motor Dispositivo de proteção tripolar que protege o motor contra curtoscircuitos e sobrecargas. Este tipo de disjuntor diferencia-se dos outros modelos tripolares por possuir dial de ajuste de corrente de sobrecarga e,

S E N A I / C E | 37

como acessórios, alguns modelos dependendo do fabricante podem ter contatos auxiliares e bobina de subtensão. Veja modelo a seguir:

Figura 22 - Tipos de disjuntor Fonte: http://matelbastos.com.br/produto/Disjuntor-Motor-MPW25%252d16-(10%252d16A)Weg.html. Acesso em: 18 dez. 2012 Fonte: http://www.solostocks.com.br/venda-produtos/equipamentos-industriais/outrosequipamentos-industriais/contato-auxiliar-para-disjuntor-motor-440762. Acesso em: 18 dez. 2012

Veja abaixo a simbologia elétrica dos contatos do disjuntor motor:

Figura 23 - Simbologia elétrica dos contatos do disjuntor. Fonte: Simulador Cade_Simu

3.1.4 Relé sequência de fase Dispositivo de proteção que monitora e protege o motor trifásico contra inversão de fases que possam acontecer no sistema elétrico de alimentação. É aplicado especialmente em máquinas que não podem

38 | C o m a n d o s E l é t r i c o s ocorrer inversão de rotação em seus motores, face danificar-se de forma irreversível. Veja modelo a seguir:

Figura 24 - Relé sequência de fase Fonte: http://www.rjl.com.br/pdf/altronic/protecao/RSF.pdf. Data de Acesso em:17 dez. 2012

Figura 25: Esquema de ligação do relé sequência de fase Fonte: http://www.rjl.com.br/pdf/altronic/protecao/RSF.pdf. Acesso em: 18 dez. 2012

3.1.5 Relé falta de fase Dispositivo de proteção que monitora e protege o motor trifásico contra falta de fase do sistema elétrico. Normalmente é fornecido com um tempo de retardado de aproximadamente 5s para desligamento, evitando que venha a operar desnecessariamente no momento de partida do motor. Isso porque, devido sua alta corrente de partida, pode provocar na rede

S E N A I / C E | 39

quedas de tensão maiores que a programada no dispositivo para atuação. Veja modelo a seguir:

Figura 26 - Relé falta de fase Fonte: http://www.gustavoroberto.blog.br/2011/02/21/sanando-duvidas-rele-falta-defase/ Acesso em: 18 dez. 2012

3.1.6 Relé de mínima e máxima tensão Dispositivo de proteção utilizado na supervisão de redes de alimentação de motores elétrico. Quando da variação de tensão da rede além dos limites pré-fixados, este atua e protege a carga. Possui dois diais

40 | C o m a n d o s E l é t r i c o s nos quais se regula o valor mínimo e máximo permitido para variação de tensão. Veja modelo a seguir:

Figura 27 - Relé de mínima e máxima tensão. Fonte: http://www.rjl.com.br/pdf/altronic/protecao/RTT.pdf. Acesso em: 18 dez. 2012

Figura 28 - Esquema de ligação Fonte: http://www.rjl.com.br/pdf/altronic/protecao/RTT.pdf. Acesso em: 18 dez. 2012

3.2 Dispositivos de comando

3.2.1 Botoeira Dispositivo de comando que tem como função principal ligar ou desligar a chave magnética. Geralmente estas são compostas de duas partes: Botão para botoeira ou cabeçote; Bloco de contatos.

S E N A I / C E | 41

Os tipos de botões ou cabeçotes são vários dependendo da aplicação. Veremos a seguir os principais tipos de botões utilizados em circuitos de comandos elétricos:

Botão normal: utilizado em comandos elétricos em geral, é de longo curso evitando assim possibilidade de manobra acidental. Pode ser iluminado ou não.

Figura 29 - Botão normal Fonte: http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html. Acesso em: 18 dez. 2012

Botão saliente: torna mais rápido o acionamento, mas pode oferecer manobra acidental. Pode ser iluminado ou não.

Figura 30 - Botão saliente Fonte: http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html. Acesso em: 18 dez. 2012

Botão soco ou cogumelo: próprio para utilização em situações de emergência. Alguns modelos possuem trava e pode ser iluminado ou não.

42 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

Figura 31 - Botão soco ou cogumelo Fonte:http://www.andrieletrica.com.br/botao_cogumelo_tipo_soco_a_impulsao_s_pfn1m4_ vermelho-p83. Acesso em: 18 dez. 2012

Comutador de posições ou seletores: dispositivo seletor que se mantém em uma posição fixa, que pode ser “ligado” ou “desligado”. Estes podem ter manopla curta ou longa e também pode ser iluminado ou não.

Figura 32 - Comutador de posições. Fonte:http://www.maqgutierrez.com.br/produto/566/0/10/11/0/Chave+comutadora+22,5 +mm+-+2+posi%C3%A7%C3%B5es+fixas+contato+NA+-+LAY5-ED21. Acesso em: 18 dez. 2012

Comutador ou seletor com chave: dispositivo seletor com a finalidade de comandar circuitos em que a segurança é necessária ou somente quando a manobra deve ser realizada por pessoa autorizada.

S E N A I / C E | 43

Figura 33 - Comutador ou seletor com chave. Fonte: http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html. Acesso em: 18 dez. 2012

Cada cor do botão exige uma aplicação definida. Isso é o que chamamos de código de cores aplicado aos botões. A seguir veremos um quadro aplicado às cores dos botões:

CÓDIGO DE CORES Vermelho Verde Preto

Amarelo

Branco Azul

APLICAÇÃO PARA BOTÕES - Para desligar - Desliga emergência - Partida normal - Por em marcha - Partida normal - Ligar - Partida de retrocesso fora das condições normais - Partida de um movimento para evitar condições de perigo - Para qualquer função para a qual as outras cores não têm validade - Para qualquer função para a qual as outras cores não têm validade

Quadro 6 - Código de cores das botoeiras Fonte: http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html. Acesso em: 18 dez. 2012

Os blocos de contatos possuem contatos “NA” (normalmente aberto) chamados de fechadores e/ou contatos “NF” (normalmente fechado) chamados de abridores. O número de contatos depende da aplicação e do modelo dos fabricantes. Geralmente esses contatos podem ser simples ou duplo.

44 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

Figura 34 - Bloco de contato Fonte : http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html. Acesso em: 18 dez. 2012

Figura 35 - Simbologia dos contatos das botoeiras Fonte: http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html. Acesso em: 18 dez. 2012

3.2.2 Sensores de proximidade Os sensores são dispositivos de comando bastante utilizados em chaves magnéticas de máquinas industriais e atuam pela aproximação de um objeto sem nenhum contato físico ou mecânico. Apresentam funcionamento silencioso, sem choques ou vibrações internas. Por não apresentarem contatos mecânicos, possuem durante sua vida útil um ponto constante de acionamento. Quanto a sua utilização, estes são empregados principalmente nas seguintes situações: inexistência de força de acionamento disponível; necessidade de alta frequência de acionamento; necessidade de longa vida útil;

S E N A I / C E | 45

o ambiente contém grande quantidade de poeiras.

Os principais tipos de sensores de proximidade empregados são os fim-de-curso, capacitivos, indutivos e fotoelétricos.

Sensor de proximidade capacitivo Esses tipos de sensores atuam pela aproximação de líquidos, granulados ou corpos metálicos a sua superfície ativa. Sua constituição interna em nível de circuito eletrônico é formado basicamente por um circuito oscilador (capacitor/bobina) que, ao aproximar uma substância – seja líquida, granulados, vidros ou metais – na sua superfície

ativa,

altera-se

sua

capacitância

face

variação

das

características de seu dielétrico. Esta variação atua no seu circuito eletrônico fazendo com que este atue no circuito elétrico que está inserido. Veja os modelos a seguir:

Figura 37 - Sensor de Proximidade Capacitivo Fonte: http://www.controlpar.com.br/produto/Sensor-de-proximidade-capacitivocil%EDndrico-CR30%252d-15AO.html. Acesso em: 04 mar. 2013

Sensor de proximidade indutivo Os sensores indutivos atuam somente pela aproximação de algum metal a sua superfície ativa, alterando assim as características indutivas. O circuito eletrônico interno também é basicamente constituído de um oscilador que cria um campo magnético de alta frequência que, ao aproximar algum metal da sua superfície ativa, provoca um aumento ou redução da indutância, causando seu acionamento. A seguir veja alguns modelos:

46 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

Figura 38 - Sensor de proximidade indutivo Fonte: http://www.hotfrog.com.br/Empresas/ZS-Comercial-Ltda-Soluc-es-em-Automaco/Sensores-de-proximidade-indutivo-45780. Acesso em: 04 mar. 2013

Sensor de proximidade fotoelétrico Os sensores de proximidade fotoelétricos atuam pela interrupção de um feixe de luz, o qual incide sobre seu elemento fotossensível. Esses sensores são constituídos basicamente de um emissor e de um receptor, em que o emissor emite o feixe luminoso com a finalidade de ativar o elemento fotossensível e este dispositivo, dependendo do tipo, pode apresentar luz visível ou infravermelha. Já o receptor possui um circuito eletrônico que quando houver a interrupção do feixe de luz, este é acionado. Veja a seguir alguns modelos:

Figura 39 - Sensor de Proximidade Fotoelétrico Fonte: http://www.eletricajmt.com.br/product.php?id_product=607. Acesso em: 04 mar. 2013

A seguir podemos ver alguns tipos de ligações de sensores:

S E N A I / C E | 47

Figura 40 - Ligação dos sensores com a carga Fonte: http://www.sabereletronica.com.br/secoes/leitura/1588. Acesso em:18 dez. 2012

Chave Fim-de-curso Esse dispositivo é caracterizado pelo contato direto com a peça, que o aciona para enviar algum comando. Instalada no processo, o sensor fimde-curso possui dois contatos internos, sendo um NA (Normalmente aberto) e outro NF (Normalmente Fechado). Seus principais tipos de construção para o acionamento são os do tipo gatilho e rolete, podendo haver outros.

Figura 36 - Chave fim-de-curso. Fonte: http://ab.rockwellautomation.com/pt/Sensors-Switches/Limit-Switches/CorrosionResistant-Limit-Switches. Acesso em: 18 dez. 2012

48 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

3.2.3 Relé de tempo Relé de tempo é um dispositivo de acionamento temporizado, geralmente utilizado para controle de tempos de curta duração. Quanto ao tipo de acionamento, pode ser eletrônico ou pneumático. Pode-se considerar o primeiro mais preciso com relação ao ajuste de tempo e partidas consecutivas do que o segundo, face os resquícios de ar que ficam dentro deste temporizador depois de várias partidas consecutivas, tirando assim sua precisão. Com relação ao funcionamento, este dispositivo pode ser: Relé de tempo com retardo na energização: este tipo de relé, depois de ser alimentado/energizado, somente comuta seus contatos decorrido o tempo pré-ajustado no dial. Seus contatos continuam

comutados

até

relé

ser

desalimentado/

desenergizado. É aplicado principalmente em sequenciamento de comandos, interrupções e chaves compensadoras. Relé de tempo com retardo na desenergização: este tipo de relé tem funcionamento praticamente inverso com relação ao citado anteriormente.

Quando

este

alimentado/

energizado,

automaticamente comuta seus contatos, ou seja, o(s) seu(s) contato(s) “NA” fecham-se e os “NF” abrem-se. Estes continuam comutados enquanto o relé estiver sendo alimentado. Quando este é desalimentado/ desenergizado começa a contar o tempo pré-ajustado no seu dial e, depois de decorrido o tempo os seus contatos, voltam ao estado inicial ou de repouso, ou seja, os contatos “NA” voltam a se abrir e os “NF” voltam a se fechar. É aplicado

também

sequenciamento

interrupções.

Veja a seguir um modelo de relé de tempo eletrônico:

comando

S E N A I / C E | 49

Figura 44: Relé de tempo eletrônico Fonte: http://www.proelman.com.br/rele.html. Acesso em: 18 dez. 2012

3.2.4 Relé de tempo para partida estrela-triângulo Dispositivo de temporização utilizado especialmente em partidas estrela-triângulo. Possui dois contatos comutadores, um estrela e outro triângulo, os quais realizam a comutação da ligação estrela para a triângulo do motor. O funcionamento ocorre da seguinte forma: depois de decorrido o tempo de comutação pré-ajustado, o contato estrela comuta desligando o centro de estrela do motor por meio da chave magnética e somente depois de decorridos aproximadamente 30 a 40ms é que o contato de triângulo muda de posição ligando o motor em triângulo. A finalidade desse retardo na comutação de um estágio para o outro é evitar curto-circuito na chave magnética no momento de transição da ligação estrela para triângulo. Veja modelo a seguir:

Figura 45 - Relé de tempo estrela-triângulo Fonte: http://www.easyaut.com.br/. Acesso em: 18 dez. 2012

50 | C o m a n d o s E l é t r i c o s Veja abaixo o diagrama de ligação do relé de tempo estrela-triângulo:

Figura 46 – Diagrama de ligação do relé de tempo estrela-triângulo

Fonte: http://www.easyaut.com.br/. Acesso em: 18 dez. 2012

3.3 Dispositivos de manobra

3.3.1 Contator O contator é um dispositivo de manobra eletromecânico, cujo acionamento é feito magneticamente por intermédio de uma bobina, permitindo

acionar

grandes

intensidades

corrente

(circuito

força/potência), auxiliado por um circuito de intensidade de corrente baixa (circuito auxiliar/comando). Entre as várias partes que compõem o contator, pode-se destacar a carcaça, que aloja todos os componentes; a bobina, que gera o campo magnético e faz a atração do núcleo móvel; o núcleo magnético, composto pelo núcleo fixo e móvel responsável pelo deslocamento abertura e fechamento dos contatos e o jogo de contatos formado por contatos “NF” (normalmente fechado) e por contatos “NA” (normalmente aberto). Quando da energização da bobina do contator, os contatos “NF” abrem-se e os contatos “NA” fecham-se, permanecendo neste estágio enquanto a bobina do contator estiver energizado. Voltando ao seu estágio inicial, ou seja, fechando-se e abrindo-se respectivamente somente depois da desenergização do contator.

S E N A I / C E | 51

Vários

são

modelos

fornecidos

pelos

fabricantes,

mas

dependendo da finalidade, estes podem ser praticamente definidos em dois grandes grupos: Contatores de potência; Contatores auxiliares.

Quanto ao tipo de corrente de acionamento do contator, esta pode ser alternada ou contínua e o valor de tensão depende do modelo e do fabricante. A seguir veremos dois quadros que trazem as categorias de utilização dos contatores com relação ao tipo de carga a ser acionada:

- Corrente alternada: AC-1

AC-2 Contator de Potência AC-3

Contator Auxiliar

AC-4 AC-11 AC-15

Cargas resistivas ou fracamente indutivas; fornos de resistência. Partida de motores com rotor bobinado com interrupção na partida e na corrente nominal. Partida de motores com rotor em curto-circuito com interrupção na corrente nominal. Partida de motores com reversão e serviço intermitente. Manobra de circuitos auxiliares.

Quadro 7 - Tipos de contatores X Corrente Alternada Fonte: http://www.engeletrica.com.br/wordpress/contatores-para-manobra-de-capacitores/. Acesso em: 18 dez. 2012

- Corrente contínua: DC-1 DC-2 Contator de Potência DC-3 DC-4 DC-5

Cargas resistivas ou fracamente indutivas; fornos de resistência. Partida de motores de derivação com interrupção de corrente nominal. Partida de motores de derivação com reversão e serviço intermitente. Partida de motores série com interrupção de corrente nominal. Partida de motores série com reversão e serviço intermitente.

Quadro 8 - Tipos de contatores x Corrente Contínua Fonte:http://www.engeletrica.com.br/wordpress/contatores-para-manobra-decapacitores/. Acesso em: 18 dez. 2012

52 | C o m a n d o s E l é t r i c o s Contatores de potência são dimensionados a suportarem correntes de intensidades geralmente altas requeridas pelas cargas a serem acionadas. Estes contatores possuem contatos que serão ligados ao circuito de força da chave magnética, os quais são chamados de contatos principais ou de potência. Possuem também contatos que serão ligados ao circuito de comando, os quais são chamados de contatos auxiliares ou de comando. O número de contatos auxiliares depende do modelo e do fabricante. Veja a seguir alguns tipos de contatores de potência:

Figura 41 - Contator de potência Fonte: http://www.industry.siemens.com.br/automation/br/pt/dispositivos-baixatensao/contatores/contatores-de-potencia/pages/contatores-de-potencia.aspx. Acesso em: 04 mar. 2013

Contatores auxiliares são utilizados somente em circuitos de comandos e quando é necessária a utilização de um número de contatos auxiliares superior aos existentes no contator de potência. Possuem somente contatos auxiliares, não possuindo contatos de potência. O número de contatos auxiliares depende do modelo e do fabricante. A seguir veja um tipo de contator auxiliar:

S E N A I / C E | 53

Figura 42 - Contator auxiliar. Fonte: http://www.industry.siemens.com.br/automation/br/pt/dispositivos-baixatensao/contatores/contatores-de-potencia/pages/contatores-de-potencia.aspx. Acesso em: 04 mar. 2013

Veja a seguir a numeração dos contatos de potência e auxiliares de um contator de potência:

Figura 43 - Contatos do contator Fonte: Apostila de Comandos elétricos SENAI CETAFR

3.4 Dispositivos de sinalização Sinalização é a forma sonora ou visual/luminosa de chamar a atenção do operador para uma situação determinada em um circuito, máquina ou conjunto de máquinas. É realizada por meio de buzinas e campainhas ou por sinalizadores luminosos com cores determinadas por normas. Veja a imagem a seguir:

54 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

Figura 47 – Sinalizador visual/luminoso

A simbologia dos sinalizadores é:

Figura 48 - Simbologia dos sinalizadores Fonte: http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html Acesso em: 18 dez. 2012

A utilização de sinalizadores luminosos baseia-se em aplicações específicas, as quais são baseadas em cores que representam cada situação. Observe no quadro a seguir as cores que determinam a utilização dos sinalizadores luminosos e suas respectivas aplicações:

S E N A I / C E | 55

COR

CONDIÇÃO DE OPERAÇÃO

Vermelho

Condição anormal.

Amarelo

Atenção ou cuidado.

Verde

Máquina pronta para operar.

Branco(incolor)

Circuitos sob tensão em operação normal.

Azul

Todas as funções para as quais não se aplicam as cores acima.

Quadro 9 - Cor x Utilização dos sinalizadores Fonte: Elaboração própria do autor

4 INSTALAÇÃO E TESTE DE CHAVES MAGNÉTICAS Vários são os circuitos de comandos elétricos para chaves magnéticas, mas iremos nos deter apenas nos mais utilizados pelas indústrias para partidas de motores elétricos trifásicos em máquinas industriais. Saber interpretar um circuito de comandos elétricos, como funciona e qual a finalidade, torna esse conhecimento imprescindível ao técnico da área eletroeletrônica. Para obtermos esse conhecimento, iremos estudar as seguintes chaves magnéticas para partida de motores elétricos de indução trifásico: partida direta, estrela-triângulo, série-paralela, compensadora, partida consecutiva, comutação polar para motor Dahlander, frenagem por contra-corrente e corrente retificada, e moto-bomba trifásica.

56 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

4.1 Partida direta. A partida de um motor trifásico tipo gaiola deve ser direta (a plena tensão), sempre que possível por meio de um dispositivo de manobra, geralmente um contator. Na indústria, a partida direta é um dos métodos mais utilizados nas partidas dos motores elétricos. Porém este método de partida exige da rede elétrica uma corrente muito elevada, podendo chegar de 5 a 8 vezes o valor da corrente nominal do motor, o que pode ocasionar quedas de tensão na rede de alimentação, vindo a prejudicar o funcionamento de alguns equipamentos eletrônicos mais sensíveis. Geralmente no caso da instalação de baixa tensão, as concessionárias exigem um motor com potência de até 5CV para partida direta. O método de partida direta de motor exige da rede elétrica uma corrente muito elevada, podendo chegar de 5 a 8 vezes o valor da corrente nominal, pois é ligado diretamente à rede de alimentação sendo alimentado com tensão nominal. Podemos relacionar a seguir as vantagens e desvantagens deste método:

Vantagens: alto conjugado de partida; aceleração rápida; o motor pode partir com carga; simplicidade no aparato da partida (chave magnética).

Desvantagens: alta corrente na partida (5 a 8 vezes a corrente nominal); estresse elétrico e mecânico; sobredimensionamento dos condutores.

S E N A I / C E | 57

Geralmente no caso da instalação de baixa tensão, as concessionárias exigem que o motor tenha potência até 5CV para partida direta. Os esquemas de ligações são importantes, pois é por meio destes que se pode realizar uma análise e interpretação de um circuito elétrico. É importante que saibamos interpretar o funcionamento, o tipo e as características elétricas de uma chave magnética. Para isso, usam-se dois tipos de circuitos: o de força ou principal e o de comando ou auxiliar. Estes dois tipos são empregados em qualquer tipo de chave magnética para partida de motores elétricos. Como comentado anteriormente, no circuito de força estão alocados os elementos que interferem diretamente na alimentação do motor, ou seja, elementos pelos quais circula a corrente de alimentação do motor. Já no circuito de comando, estão alocados os elementos que atuam indiretamente na abertura e fechamento do circuito de alimentação do motor, quer em condições normais, quer anormais de funcionamento. Veremos a seguir os esquemas do circuito de força e comando sem reversão:

58 | C o m a n d o s E l é t r i c o s Partida Direta Simples • Circuito de comando e força:

Funcionamento: Ligar: estando os bornes RST (ou L1, L2, L3) energizados, pressiona-se a botoeira liga S1; o seu contato NA fecha-se energizando a bobina do contator K1. Nesse momento, todos os contatos NA fecham-se e todos os contatos NF abrem-se simultaneamente do contator. Os contatos de força fecham-se e alimentam o motor dando partida a este. O contato auxiliar de K1 (NA) em paralelo com a botoeira S1 também se fecha com a finalidade de reter a bobina de K1 em funcionamento após desligada a botoeira S1. Este contato é denominado de contato de “selo” ou “retenção”, pois é ele quem mantém a bobina de K1 energizada após desligar a botoeira liga S1. Já o seu contato 43-44 fecha-se ligando H1.

S E N A I / C E | 59

Desligar: Para parar o motor em condições normais, pressiona-se a botoeira desliga S0; o seu contato NF abre-se e a bobina do contator é desligada voltando os contatos ao estado de “repouso”, isto é, todos os contados NA voltam a abrir e os NF voltam a fechar, consequentemente desenergizando o motor.

Atenção! Observe no circuito de força que os elementos bimetálicos do relé de sobrecarga estão inseridos. É através destes que a corrente de alimentação do motor passa, ou seja, caso passe sobre estes alguma corrente de valor acima da ajustada, esses se curvam e mecanicamente fecha o contato NA e abre o NF (conhecido como “interruptor do relé térmico”). O contato NF (95-96) está inserido no circuito de comando e é ele quem desliga a chave magnética por anomalia de sobrecarga, pois ele interromperá a corrente que alimenta a bobina do contator. O fusível de comando F4 tem menor capacidade de corrente que os fusíveis de força, haja vista que este geralmente protege somente as bobinas dos contatores e relés.

60 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

Partida simples utilizando disjuntor motor • Circuito de comando e força:

A partida direta também pode ser utilizada com reversão do sentido de rotação do motor elétrico. Veja os circuitos a seguir:

S E N A I / C E | 61

Partida direta com reversão • Circuito de força:

62 | C o m a n d o s E l é t r i c o s • Circuito de comando:

Funcionamento: Ligar: Estando os bornes RST (ou L1, L2,L3) energizados, pressiona-se a botoeira liga S1; o seu contato NA fecha-se energizando a bobina do contator K1. Nesse momento todos os contatos NA’s fecham-se e todos os contatos NF’s abrem-se simultaneamente desse contator. Os contatos de força fechamse e alimentam o motor dando partida a este em um determinado sentido, horário ou anti-horário.

S E N A I / C E | 63

O contato auxiliar de K1 (13-14), em paralelo com a botoeira S1, também se fecha com a finalidade de reter a bobina de K1 em funcionamento após desligada a botoeira S1. Como já sabemos, este contato é denominado de contato de “selo” ou “retenção”, pois é ele quem mantém a bobina de K1 energizada após despressionarmos a botoeira liga S1. Já o seu contato 43-44 fecha-se ligando H1. O contato auxiliar de K1 (21-22) em série com a bobina do contator K2 abre-se intertravando eletricamente o contator K2, ou seja, o contator K2 não energizará enquanto K1 estiver em funcionamento. A finalidade desse intertravamento é evitar curto-circuito, pois se ambos contatores energizarem ao mesmo tempo haverá um curto-circuito trifásico. Para inverter o sentido de rotação do motor, pressiona-se a botoeira S0, que desliga o contator K1 e consequentemente o motor. Após o motor parar, pressiona-se a botoeira S2 que energizará o contator K2 e este inverterá duas fases na entrada da alimentação do motor, fazendo-o inverter de sentido de rotação. Observe que este contator também intertrava o outro contator com a mesma finalidade de segurança. Desligar: Para parar o motor em condições normais, pressiona-se a botoeira desliga S0; o seu contato NF abre-se e a bobina do contator é desligada voltando os contatos ao estado de “repouso”, isto é, todos os contados NA voltam a abrir e os NF voltam a fechar, consequentemente desenergizando o motor.

Você sabia? Este circuito que acabamos de ver quanto a sua funcionalidade é conhecido como circuito de reversão simples, pois só permite a reversão da rotação do motor se pressionarmos a botoeira S0 “desliga”. Existe outro tipo de circuito chamado de reversão instantânea que, para inverter a rotação do motor, não necessariamente precisa pressionar a botoeira S0, e sim inserir um contato NF das botoeiras S1 e S2 em série com os contatos NF’s de K2 e K1 respectivamente no circuito de comando da chave.

64 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

Para fixar A empresa COMANDOS ELÉTRICOS SA solicitou a sua equipe para executar uma montagem num quadro elétrico segundo o projeto previamente desenvolvido. O intuito é fazer com que o motor M1 da esteira, num certo processo da fábrica ligue ao pressionar uma botoeira S1 e fique por um período movimentando a carga e desligue automaticamente após decorrido um certo tempo. Caso necessidade de desligar emergencialmente, pressiona-se uma botoeira S0 desliga. Os esquemas de força e comando devem ser elaborados pela equipe e depois verificados seus funcionamentos após sua montagem e instalação. . 4.2 Partida estrela-triângulo A partida estrela-triângulo é utilizada para amenizar quedas de tensões na rede de alimentação, reduzindo a corrente de partida dos motores de indução elétricos C.A trifásicos. É um dos métodos mais utilizados para partida com tensão reduzida dos motores elétricos C.A industriais. A partida direta de um motor de indução trifásico tipo gaiola, como já se sabe, exige da rede de alimentação uma corrente bastante elevada que, dependendo da potência do motor, pode ocasionar quedas de tensões na rede de alimentação, interferindo em equipamentos eletrônicos sensíveis. Os motores de indução trifásico que possuem no mínimo 6 terminais de acesso podem ser ligados à rede de alimentação tanto em estrela como em triângulo. Quando ligamos em estrela, a tensão de fase no enrolamento é 1 ÷ 1,73 ou aproximadamente 57,8% do valor da tensão de linha. Logo usando uma chave magnética, é possível partir o motor em estrela com pouco mais da metade de sua tensão nominal aplicada a cada bobina e logo após ligá-lo em triângulo com toda a tensão de linha. Nesse caso, como a tensão de alimentação diminui sobre as bobinas do motor, a corrente de partida ficará reduzida a 1/3. Vejamos explicação a seguir:

S E N A I / C E | 65

Na ligação triângulo temos:

IL∆

IF∆ Z

IF∆ =

EL = Tensão de linha IL∆ = Corrente de linha em triângulo IF∆ = Corrente de fase em triângulo Z = Impedância (bobinado do motor) IP∆ = Corrente de partida em triângulo

EL Z

IL∆ = 1,73 x IF∆ IP∆ = IP IN

x (1,73 x IF∆) = IP IN

x 1,73 x EL z

Na ligação estrela temos:

EFY IFY

ILY

ILY = IFY IFY = EL / 1,73 = EL Z 1,73 x Z IPY = IP x IN

EL 1,73 x Z

EL = Tensão de linha EFY = Tensão de fase em estrela ILY = Corrente de linha em estrela IFY = Corrente de fase em estrela Z = Impedância (bobinado do motor) IPY = Corrente de partida em estrela

66 | C o m a n d o s E l é t r i c o s Logo:

EL IPY = 1,73 x Z = IP∆ 1,73 x EL Z

1 3

O conjugado de partida do motor varia com a tensão aplicada por fase e o motor partindo em estrela fica reduzido à mesma proporção, ou seja, o conjugado de partida também é reduzido. Isso é indesejável, pois se o motor na partida estiver sob condições severas de carga, este pode partir com dificuldade ou mesmo não chegar a partir como desejado. Por outro lado, se o motor arranca sem carga, como no caso de algumas máquinas-ferramentas, a redução de conjugado na partida pode não causar sérios problemas e a partida estrela-triângulo pode tornar-se vantajosa. Pode-se fazer um comparativo entre as vantagens e desvantagens da aplicação da partida estrela-triângulo:

Vantagens: baixa corrente de partida; reduz o estresse elétrico e mecânico do motor; redução de custos com cabos; os componentes da chave magnética ocupam pouco espaço; permite elevado número de manobras; muito utilizada face ao seu baixo custo; Desvantagens: baixo conjugado na partida; normalmente a partida deve ser sem carga; aplicada somente em motores que possuam no mínimo 6 terminais; a tensão da rede deve coincidir com a tensão em triângulo de placa do motor;

S E N A I / C E | 67

ajuste preciso de tempo de comutação de estrela para triângulo (caso o motor não atinja pelo menos 90% de sua velocidade nominal, o pico de corrente na comutação de estrela para triângulo será quase como se fosse uma partida direta, o que torna prejudicial aos contatos dos contatores e não traz nenhuma vantagem para a rede elétrica).

Veja a seguir os esquemas do circuito de força e comando:

68 | C o m a n d o s E l é t r i c o s Partida estrela-triângulo sem reversão • Circuito de força:

S E N A I / C E | 69

• Circuito de comando:

Funcionamento: Ligar: Estando os bornes RST(ou L1, L2 e L3) energizados, pressionase a botoeira liga S1; o seu contato NA fecha-se energizando o relé de tempo estrela-triângulo, que fecha automaticamente seu contato NA “estrela” que está em série com a bobina do contator K3 energizando-o. Nesse momento os seus contatos de força fecham-se, bem como o contato de comando NA que está em série com a bobina do contator K1. O contator K1 também energiza e parte o motor em estrela reduzindo a 1/3 a corrente de partida. Chama-se esse momento de regime de partida. No circuito de força, o contator K3 interliga o centro de estrela e K1 alimenta o motor. Os dois contatos NA de K1 no circuito de comando têm a

70 | C o m a n d o s E l é t r i c o s finalidade de retenção, mantém KT1, K3 e K1 energizados após desligar a botoeira S1. A função do contato NF de K3 em série com a bobina de K2 e o contato NF de K2 em série com a bobina de K3 é de intertravamento elétrico, ou seja, segurança; K3 não energizará enquanto K2 estiver energizado e vice-versa. Isso evita curto-circuito elétrico no circuito de força, haja vista que, se por algum problema K2 e K3 energizarem juntos, haverá curto-circuito entre as três fases (analise o circuito de força). Decorrido o tempo pré-ajustado no relé, este abre seu contato “estrela” desligando K3, consequentemente abrindo o centro de estrela do motor no circuito de força; depois de decorrido aproximadamente 30 a 40ms (tempo suficiente para extinguir o arco voltaico entre os contatos de força do contator K3), fecha o contato NA “triângulo” energizando o contator K2, que interliga o motor em triângulo (R-1-6; S-2-4 e T-3-5). Desse momento em diante, o motor fica alimentado com tensão nominal e desenvolvendo potência nominal, ou seja, fica em regime de trabalho.

Desligar: Para parar o motor em condições normais, pressiona-se a botoeira desliga S0; o seu contato NF abre-se e as bobinas dos contatores K1, K2 e do relé RT1 são desligadas voltando os seus contatos ao estado de “repouso”, consequentemente todos os contados NA voltam a abrir e os NF voltam a fechar, desalimentando o motor.

Atenção! A chave magnética para partida estrela-triângulo pode, também, ser com reversão de sentido de rotação do motor.

S E N A I / C E | 71

Veja os circuitos a seguir:

Partida estrela-triângulo com reversão • Circuito de força:

72 | C o m a n d o s E l é t r i c o s • Circuito de comando:

Veja sequência de funcionamento da chave:

1º sentido de rotação: Ligação Estrela – S1→KT1→K4→K1 Ligação Triângulo – KT1→K1→K3

2º sentido de rotação: Ligação Estrela – S2→KT1→K4→K2 Ligação Triângulo – KT1→K2→K3

S E N A I / C E | 73

Para fixar

Os funcionários de uma empresa fabricante de peças mecânicas utilizam num de seus processos a partida estrela-triângulo com reversão, devido às suas vantagens. Porém o quadro elétrico que possui o circuito não apresenta sinalizadores indicando a situação de estado do circuito. A equipe técnica ficou contratada, no caso o seu grupo, responsável para realizar essa nova montagem. O circuito precisa ter a seguinte connfiguração: 1 - H1 Verde – Indica quadro energizado e motor pronto para operar; 2 – H2 Vermelho – Indica motor no momento da ligação estrela; 3 – H3 Vermelho – Indica motor no momento da ligação triângulo; 4 – H4 Azul – Indica um dos sentidos que o eixo do motor irá movimentar; 5 – H5 Azul – Indica o outro sentido que o eixo do motor irá movimentar.

Elabore o esquema de comando para atender a essa necessidade.

4.3 Partida compensadora A partida compensada automática é também outro método utilizado para amenizar quedas de tensões na rede de alimentação, reduzindo a corrente de partida dos motores de indução elétricos trifásicos. É um método menos utilizado se comparado com a partida estrelatriângulo para partida com tensão reduzida de motores elétricos industriais. Os motores de indução elétricos C.A nesse tipo de partida utilizam geralmente um autotransformador com taps comerciais de 50%, 65% e 80%, com a finalidade de reduzir a corrente de partida do motor. O autotransformador é usado somente durante a partida. Quando o motor atinge aproximadamente 90% de sua velocidade nominal, aquele é desligado e o motor é ligado diretamente à rede de alimentação, ficando alimentado com tensão nominal de funcionamento.

74 | C o m a n d o s E l é t r i c o s O autotransformador atua de duas maneiras para reduzir a corrente solicitada à linha: 1. reduz a corrente de partida do motor pela redução de tensão; 2. pela relação de espiras do transformador, na qual a corrente de linha primária é menor que a corrente secundária exigida pelo motor. Uma vez que a relação de espiras representa também a relação de tensões, a corrente de linha exigida na partida do motor é reduzida portanto, pelo quadrado da relação de espiras. Para entender melhor, observe exemplo a seguir: Um motor ligado a uma rede elétrica trifásica de 220V/60Hz absorve 100A da rede na partida direta de um motor. Se usarmos um autotransformador com o tap de 50% para alimentá-lo, terá um resultado semelhante ao visto na imagem a seguir.

R S T ELINHA = 220V

ILINHA = 25% da corrente de partida

50%

EMOTOR= 110V

IMOTOR= 50% da corrente de partida110V

S E N A I / C E | 75

Se o motor absorve uma corrente de 100A da rede durante a partida direta, observando a figura anterior, deduz-se que nos terminais desse motor a corrente absorvida é de apenas 50A, haja vista que o motor está sendo alimentado apenas com 50% de sua tensão nominal. Como a tensão da linha é o dobro da tensão nos terminais do motor, consequentemente a corrente da linha será a metade da corrente nos terminais, ou seja, 25A. Devido a esta característica da partida compensada, pode-se concluir que a intensidade de corrente na rede de alimentação (antes do autotransformador) fica reduzida ao percentual do valor da derivação do autotransformador ao quadrado, como pode ser observado na tabela a seguir: Tap do autotransformador

Percentual da corrente de partida nos terminais do motor

Percentual da corrente de partida nos terminais de alimentação do autotransformador

50% 65% 80%

25% 42% 64%

Tabela 3 - Comportamento da corrente na chave compensadora Fonte: Criação própria do autor.

O conjugado de partida (CP) do motor também é reduzido nos mesmos valores percentuais da corrente de linha, haja vista este ser proporcional ao quadrado da tensão aplicada nos terminais do motor. CP ∝ EL2 CP ∝ 50% x 50% CP ∝ 25% Por esse motivo, quando da utilização da chave compensadora, deve-se escolher motor com alto conjugado de partida. Veja a seguir um comparativo entre as vantagens e desvantagens da aplicação da partida compensada.

Vantagens: baixa corrente de partida; reduz o estresse elétrico e mecânico do motor; reduz os custos com cabos;

76 | C o m a n d o s E l é t r i c o s na passagem da tensão reduzida para a tensão nominal da rede, o motor não é desligado e o segundo pico de corrente é bem reduzido, visto que o autotransformador por um curto tempo se torna uma reatância; é possível a variação do tap de 65% para 80% ou até 90% da tensão da rede, a fim de que o motor possa partir satisfatoriamente. Desvantagens: baixo conjugado na partida; normalmente

partida

deve

ser

sem

carga

com

aproximadamente a metade da carga; limitação no número de manobras, face o autotransformador; alto custo e necessidade de grande espaço para montagem pesada, face ao autotransformador. Veja os circuitos a seguir: • Circuito de força:

S E N A I / C E | 77

â&#x20AC;˘ Circuito de comando:

Funcionamento: Ligar: Estando os bornes RST (ou L1, L2 e L3) energizados, pressionase a botoeira liga S1; o seu contato NA fecha-se energizando o contator K3 e este fecha seu contato NA energizando o contator K2 e o relĂŠ de tempo KT1. O contato NF de K3 em sĂŠrie com a bobina do contator K1 abre-se intertravando eletricamente K1. O contato NA (13-14) de K2 fecha-se, selando/retendo K3,

78 | C o m a n d o s E l é t r i c o s K2 e KT1. Já o segundo contato NA (43-44) de K2 está “preparando” K1 para futura energização. No circuito de força observa-se que K3 fechou o centro de estrela do autotransformador e K2 alimentou-o, partindo o motor de forma compensada, reduzindo a corrente de partida, ficando o motor em regime de partida nesse instante. Depois de decorrido o tempo pré-ajustado no relé de tempo, este abre seu contato NF em série com K3 desligando-o. O contato de K3 em série com a bobina do contator K1 fecha-se voltando ao estado de repouso e energiza o contator K1; este fecha seu contato NA que está em paralelo com o segundo contato NA de K2 selando/retendo K1. Já o contato NF de K1 em série com a bobina de K2 abre-se e desenergiza o contator K2 e consequentemente o relé de tempo, ficando em funcionamento somente o contator K1. Vê-se no circuito de força que o autotransformador é desalimentado totalmente somente após a alimentação do motor com tensão nominal através do contator K1. A partir desse momento, o motor fica em regime de trabalho.

Desligar: Para parar o motor em condições normais, pressiona-se a botoeira desliga S0, o seu contato NF abre-se e a bobina do contator K1 é desligada

voltando

seus

contatos

estado

“repouso”,

consequentemente todos os contados NA voltam a abrir e os NF voltam a fechar, desalimentando o motor.

Atenção! A chave magnética para partida compensadora, assim como as outras anteriormente citadas, pode ser também com reversão de rotação do motor.

S E N A I / C E | 79

Veja circuitos a seguir:

Partida compensadora com reversão • Circuito de força:

80 | C o m a n d o s E l é t r i c o s • Circuito de comando:

Veja sequência de funcionamento da chave:

1º sentido de rotação: Partida compensada – S1→K5→K3→KT1→K2 Tensão nominal – K5→K1 2º sentido de rotação: Partida compensada – S2→K4→K3→KT1→K2 Tensão nominal – K4→K1

S E N A I / C E | 81

4.4 Partida série-paralela estrela de motor de 12 terminais A chave magnética série-paralela estrela é utilizada com a mesma finalidade da estrela-triângulo e compensadora, sendo que a diferença está na aplicação no uso do tipo do motor, empregada somente em motores trifásicos que

possuem

terminais

tensões

nominais

alimentação

(220/380/440/760V). Este tipo de chave deve ser utilizado quando a tensão da rede de alimentação é de 380V, pois se for 220V emprega-se outra chave magnética chamada de série-paralela triângulo. Assim como a chave estrela-triângulo, a chave magnética série-paralela estrela é utilizada em máquinas nas quais o motor parte a vazio ou que tenha conjugado resistente baixo, como bombas centrífugas, máquinas de corte de madeira, máquinas agrícolas entre outras. Veremos a seguir os esquemas do circuito de força e comando desta chave magnética:

82 | C o m a n d o s E l é t r i c o s Partida série-paralela estrela • Circuito de força:

S E N A I / C E | 83

• Circuito de comando:

Funcionamento: Ligar: Estando os bornes RST (ou L1,L2 e L3) energizados, pressionase a botoeira liga S1; o contato NA fecha-se energizando o relé de tempo Y∆ KT1, que fecha o contato estrela NA (15-18) energizando o contator K3 o qual abre dois contatos NF intertravando eletricamente os contatores K4 e K2; fecha também seus contatos NAs selando-se e energizando o contator K1. O contator K1 fecha seu contato NA também se selando. Nesse primeiro

84 | C o m a n d o s E l é t r i c o s momento estão energizados KT1, K3 e K1 e o motor parte ligado em estrelasérie. No circuito de força observa-se que os contatores K1 e K3 fazem essa interligação, reduzindo a corrente de partida, ficando o motor em regime de partida nesse instante. Depois de decorrido o tempo pré-ajustado no relé de tempo KT1, este abre seu contato estrela em série com K3 desligando-o. K3, ao desenergizarse, volta a fechar seus contatos NFs em série com os contatores K4 e K2. Depois de decorrido aproximadamente um tempo de 30 a 40ms, o contato triângulo (25-28) do relé de tempo KT1 fecha-se e energiza o contator K4 e este fecha seu contato NA em série com o contator K2, energizando-o. Os contatores K2 e K4 abrem seus contatos NFs em série com K3, intertravando-o eletricamente. Nesse momento, no circuito de força desfaz-se a ligação estrelasérie e fecha-se a ligação estrela-paralela alimentando o motor com sua tensão nominal, ficando o motor em regime de trabalho.

Desligar: Para parar o motor em condições normais, pressiona-se a botoeira desliga S0. O contato NF abre-se desligando os contatores K4, K1 e K2, consequentemente o relé de tempo Y∆ KT1, desalimentando o motor.

Atenção! Perceba que os terminais 10, 11 e 12 do motor estão interligados diretamente no motor, não necessitando de contator para interligá-los, pois esta interligação é comum nas duas ligações, tanto na ligação estrela-série como na estrela-paralela.

4.5 Chave magnética de comutação polar para motor Dahlander Os motores trifásicos que têm mais de uma velocidade são considerados especiais, pois possuem a característica de comutação polar, ou seja, apresentam a versatilidade de ter números de polos diferentes face aos tipos de ligações de placa.

S E N A I / C E | 85

Para conseguir essa característica, os motores podem possuir um ou mais bobinados internamente. O motor que apresenta duas velocidades em um único bobinado é denominado motor Dahlander e é um dos mais empregados em máquinas industriais que necessitam de duas velocidades. O motor Dahlander apresenta algumas características particulares: possui somente uma tensão nominal de alimentação; a maior velocidade praticamente é o dobro da baixa velocidade; apresenta duas ligações especiais (veja imagem abaixo).

Figura 49 - Ligações do motor Dahlander Fonte: Elaboração própria do autor

Observe na ilustração acima que na baixa velocidade os terminais 4,5 e 6 do motor não são interligados com nenhum outro terminal (ficam isolados). Essa ligação é característica exclusiva do motor Dahlander. A seguir veremos os esquemas de força e comando da chave magnética de comutação polar para motor Dahlander:

86 | C o m a n d o s E l é t r i c o s • Circuito de força:

S E N A I / C E | 87

• Circuito de comando:

Funcionamento: Ligar: Estando os bornes RST (ou L1, L2 e L3) energizados, pressionase a botoeira liga S1; o seu contato NA fecha-se energizando o contator K1. Este abre o contato NF em série com os contatores K2 e K3 intertravando-os eletricamente e fecha os contatos NAs, um fazendo sua retenção e outro energizando o relé de tempo KT1. Nesse momento, no circuito de força K1, fecha seus contatos partindo o motor em baixa velocidade. Depois de decorrido o tempo pré-ajustado no relé de tempo KT1, este comuta seu contato abrindo seu contato NF desligando o contator K1 e

88 | C o m a n d o s E l é t r i c o s fechando seu contato NA energizando o contator K2 e este conseqüentemente abre seu contato NF em série com o contator K1intertravando-o e fecha um de seus contatos NA energizando o contator K3. O contato NA de K2 em paralelo com o contato de KT1 retém o próprio e assim como o contator K3. No circuito de força K1 abre seus contatos e K2 e K3 fecha os seus, ligando o motor em alta velocidade, ficando este em regime de trabalho.

Desligar: Para parar o motor em condições normais, pressiona-se a botoeira desliga S0. O contato NF abre-se desligando os contatores K2 e K3 desalimentando o motor.

4.6 Partidas consecutivas de motores elétricos Algumas máquinas industriais possuem vários motores que servem de acionamento, cada um com uma função específica. Dependendo da máquina, os motores tem uma sequência de partida, um em relação ao outro. O sistema de comando elétrico que faz toda essa operação sequencial de partidas dos motores é denominada de chave magnética para partidas consecutivas de motores elétricos trifásicos. Esse tipo de chave é muito utilizado em transportadoras de diversos estágios ou também pode ser utilizada para acionar de forma sucessiva um conjunto de máquinas de um processo industrial. Quem dita o número de motores usados na chave é a complexidade da máquina ou do processo industrial, geralmente dois ou mais motores. As chaves magnéticas para partidas consecutivas de motores quanto ao funcionamento podem ser do tipo sequencial com ou sem permanência dos motores em funcionamento. Veremos a seguir um dos tipos mais utilizados:

S E N A I / C E | 89

Chave

magnética

para

partida

sequencial

com

permanência

funcionamento dos motores elétricos

O funcionamento dessa chave faz com que o primeiro motor entre em funcionamento; após um determinado tempo entra o segundo e, novamente decorrido mais um tempo, entra o terceiro motor e ambos ficam em permanência de funcionamento. • Circuito de força:

90 | C o m a n d o s E l é t r i c o s • Circuito de comando:

Funcionamento: Ligar: Estando os bornes RST (ou L1, L2 e L3) energizados, pressionase a botoeira liga S1; o contato NA fecha-se energizando o contator K1 e o relé de tempo KT1; o contato NA de K1 em paralelo com a botoeira S1 fecha-se e os retém em funcionamento. Os contatos de força do contator K1 fecham-se e liga o primeiro motor.

S E N A I / C E | 91

O relé de tempo KT1 conta seu tempo e fecha o contato NA energizando o contator K2 e o relé de tempo KT2. Como K1 é energizado, seu contato NA fecha selando K2. Os contatos NA de força de K2 fecham e parte o segundo motor, ficando nesse momento dois motores em funcionamento. Agora quem atua é o relé de tempo KT2, este fecha seu contato NA energizando o contator K3. Como K2 já está energizado, o contato NA retém a bobina de K3. Nesse momento, os contatos de força de K3 fecham-se e liga o terceiro motor, ficando os três motores em funcionamento.

Desligar: Para parar os motores em condições normais, pressiona-se a botoeira desliga S0. O contato NF abre-se desligando o contatores K1, K2 e K3 desalimentando os motores.

Para fixar

Numa dada empresa de calçados, uma máquina nova está sendo instalada. O equipamento opera com três motores ligados em partida direta e acionados de forma consecutiva. Você e sua equipe foram chamados para implementar tal projeto elaborando o esquema elétrico de comando e montando na prática com os componentes necessários. Um detalhe importante é que os motores são acionados em sequência, mas sem retenção, ou seja, o primeiro motor M1 será acionado através de uma botoeira S1; depois de um tempo automaticamente o segundo motor M2 entrará em funcionamento e desligará M1. Após o segundo tempo pré-definido o motor M3 entrará em funcionamento automaticamente e desligará M2. O motor M3 só será desligado quando a botoeira S0 for acionada.

4.7 Chave magnética para frenagem por contra-corrente de motor elétrico Algumas máquinas industriais precisam que seus motores parem frenem - imediatamente, em face de sua aplicação, não podendo parar por inércia.

92 | C o m a n d o s E l é t r i c o s Vários são os sistemas de frenagem de motores elétricos C.A. Pode-se destacar a frenagem por corrente retificada, por contra-corrente e por disco de fricção. Este tipo de frenagem que veremos é também chamado de frenagem por inversão de fases, pois após o motor ter sido desenergizado, o motor é novamente energizado, só que agora com duas fases invertidas em relação à alimentação inicial.

Atenção! O tempo de inversão de fases deve ser o suficiente apenas para frenar o motor e evitar que ele gire em sentido contrário.

Esse tipo de frenagem deve ser utilizado preferencialmente em motores de pequena potência, em face da alta corrente exigida no momento da inversão de fases no motor. O relé de tempo utilizado nessa chave magnética será do tipo com retardo na desenergização, podendo ser eletrônico ou pneumático.

S E N A I / C E | 93

โ ข Circuito de forรงa:

94 | C o m a n d o s E l é t r i c o s • Circuito de comando:

Funcionamento: Ligar: Estando os bornes RST (ou L1, L2 e L3) energizados, pressiona-se a botoeira liga S1, o seu contato NF abre-se intertravando o contator K2 e seu contato NA fecha-se energizando o contator auxiliar K AUX e o relé de tempo d1, o contato NA de K AUX em paralelo com a botoeira S1 fecha-se e os retém em funcionamento, assim como o relé de tempo KT1. Já seu outro contato NA fecha-se e energiza o contator K1 e o contato NF em série com o contator K2 abre-se intertravando-o. Os contatos de força do contator K1 fecham-se e liga o motor.

S E N A I / C E | 95

Frenar o motor: Para parar o motor em condições normais, pressiona-se a botoeira desliga S0, o seu contato NF abre-se desligando o relé de tempo KT1 e os contatores K AUX e K1 desalimentando o motor. O contato NF de K1 fecha-se novamente energizando o contator K2. A partir desse momento o relé de tempo KT1 entra na contagem do tempo pré-ajustado fazendo com que o motor seja frenado por contra-corrente e abre seu contato NA (57-58) desenergizando o contator K2. O motor é frenado parando instantaneamente.

4.8 Chave magnética para frenagem por corrente retificada Como sabemos, existem situações de operações ou de manobra de uma máquina em que é necessária a utilização de um sistema de frenagem para o motor elétrico parar instantaneamente. Neste tópico abordaremos o sistema de frenagem por corrente retificada, pois é um dos sistemas muito utilizados nas máquinas industriais para frenagem de seus motores elétricos. Nesse sistema de frenagem, o enrolamento do motor é submetido a uma tensão contínua, a qual não produz campo girante. Como a tensão contínua não produz campo girante e sim um “campo fixo”, o circuito do rotor interage com esse “campo fixo”, frenando o rotor e consequentemente parando o motor. Na prática, é como se o enrolamento do motor funcionasse como um eletroímã (campo fixo) que atua sobre o rotor. Como o rotor já está girando e o campo magnético também, isso torna a velocidade relativa menor, fazendo com que a tensão induzida nas barras do rotor seja menor, consequentemente a corrente de frenagem é menor que a corrente de partida do motor. A injeção de corrente contínua ocorre somente e logo após a interrupção da alimentação da corrente alternada. Assim que o motor parar, é desligada a aplicação de corrente contínua. Geralmente o dispositivo utilizado nesse tipo de sistema de frenagem para realizar a retificação da corrente alternada é uma ponte retificadora, constituída de diodos de silício.

96 | C o m a n d o s E l é t r i c o s A alimentação do circuito de frenagem pode ser ligado diretamente à rede de alimentação do motor ou por meio de um transformador redutor de tensão, dependendo do sistema de parada da máquina. Veja figura a seguir: • Circuito de força:

S E N A I / C E | 97

â&#x20AC;˘ Circuito de comando:

Funcionamento: Ligar: Estando os bornes RST (ou L1, L2, L3) energizados, pressiona-se a botoeira liga S1; o contato NA fecha-se energizando o contator K1. Este fecha o contato NA retendo K1 em funcionamento e abre o contato NF em sĂŠrie com a bobina do contator K2 e K3, intertravando-os eletricamente. O motor ĂŠ alimentado normalmente com tensĂŁo alternada e fica em regime de trabalho.

98 | C o m a n d o s E l é t r i c o s Frenar o motor: Para frenar o motor, pressiona-se a botoeira desliga S0. O contato NF (1-2) abre-se e a bobina do contator K1 é desenergizada, desligando o motor da tensão alternada, e fecha seu contato NA (3-4) alimentando a bobina do contator K2 e K3. O contator K2 alimenta o circuito retificador e K3 injeta tensão C.C no motor. Assim que o motor frena, despressiona-se a botoeira S0 para cortar a alimentação do circuito de frenagem, pois observe que no circuito de comando não possui retenção dos contatores K2 e K3.

4.9 Chave magnética para moto-bomba trifásica.

4.9.1 Chaves de bóias A maioria das indústrias possui caixas d’água e, para controlar o nível da água, utiliza-se chaves magnéticas para comandar a moto-bomba. Alguns circuitos de comando usam duas boias para controlar o nível da água, mas o correto e mais seguro é utilizar três: uma de nível inferior e duas de nível superior. A primeira fica instalada na cisterna ou poço e as outras duas ficam instaladas na caixa d’água. As boias geralmente utilizadas nesse controle são do tipo flutuante de contato de mercúrio. Internamente existe uma ampola de vidro com mercúrio dentro. Dependendo da posição da boia o contato pode ficar aberto ou fechado. A boia de nível inferior, quando está na posição vertical (cisterna sem água), fica com o contato normalmente aberto e, quando está na posição horizontal (cisterna com água), fica com o contato normalmente fechado. Já a de nível superior tem funcionamento contrário: quando está na posição vertical (caixa d’água sem água), o contato fica normalmente fechado e quando está na posição horizontal (caixa d’água com água), o contato fica normalmente aberto. Veja a seguir a configuração das posições das boias superiores na caixa d’água:

S E N A I / C E | 99

Veremos a seguir os circuitos de força e comando desta chave magnética: • Circuito de força:

100 | C o m a n d o s E l é t r i c o s • Circuito comando:

Funcionamento: Estando os bornes RST (ou L1, L2 e L3) energizados, coloca-se a chave manual-automático na posição automático para que o controle de entrada e saída da moto-bomba fique através das bóias. Tendo água na cisterna o contato da bóia inferior fecha-se dando condição da moto-bomba funcionar. A finalidade dessa bóia é de segurança para a moto-bomba, pois a maioria das bombas hidráulicas possuem um “selo” internamente que não pode funcionar sem água, em face da falta d’água este “selo” pode vir a ressecar e danificar-se provocando vazamentos de água na bomba. Supondo que tenha água na caixa, está no seu nível máximo, os contatos das bóias superiores - mínimo e máximo - estarão abertos e a moto-

S E N A I / C E | 101

bomba não entra em funcionamento. Usando-se a água da caixa o nível baixa e quando chegar no nível mínimo as duas bóias superiores fecham seus contatos energizando o contator K1, este fecha seus contatos no circuito de força partindo a moto-bomba. Observe que os dois contatos NA no circuito de comando fecham-se, um em paralelo com a botoeira liga S1, mas não interfere no circuito, pois a chave manual-automático está na posição automático. O outro contato NA está em paralelo com a bóia superior nível mínimo com a finalidade de não desligar a moto-bomba quando a água começar a subir de nível na caixa e a bóia superior de nível mínimo ficar na posição horizontal. Com a moto-bomba funcionando o nível da água começa a subir na caixa e a bóia de nível superior é a primeira a ficar na posição horizontal abrindo seu contato, mas o contator K1 continua energizado face o contato de retenção

está

fechado,

conseqüentemente

moto-bomba

continua

funcionando e o nível da água subindo na caixa, até encostar na bóia superior de nível máximo e esta abrir seu contato desenergizando o contator K1 e conseqüentemente parando a moto-bomba, pois a caixa d’água nesse momento encontra-se cheia.

Atenção! Quando acontece algum problema nas bóias, utiliza-se a chave magnética na posição manual, pois nessa posição as bóias de nível superior ficam fora de funcionamento. O funcionamento da chave nesse caso depende exclusivamente do operador.

4.9.2 Relés de nível O relé de controle de nível é um dispositivo eletrônico de controle que permite o monitoramento e a regulagem automática de nível de líquidos condutivos (não explosivos) por meio de eletrodos submersos. Possui seletor frontal que permite ajustar o circuito eletrônico de acordo com a resistividade do líquido.

102 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

• Circuito de força:

S E N A I / C E | 103

• Circuito de comando:

Funcionamento: Estando os bornes RST (ou L1, L2 e L3) energizados, caso tenha água na cisterna o RNI está com o seu contato 11-14 fechado dando condição de ser ligada a moto-bomba. Quando o nível da água estiver abaixo do eletrodo nível mínimo do RNS seu contato 11-14 se fecha energizando o contator K1 consequentemente ligando a moto-bomba. O nível da água chegando no eletrodo nível máximo do RNS este abre seu contato 11-14 desenergiznado K1 consequentemente desligando a moto-bomba, pois nesse momento a caixa d’água está cheia.

104 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

Para fixar Realize a montagem dos circuitos de força e comando do relé de nível tendo as informações pertinentes dos modos de esvaziamento e enchimento e diga qual o tipo de modo está sendo utilizado.

S E N A I / C E | 105

REFERÊNCIAS BOTOEIRAS e Sinaleiros Weg. Disponível em: <http://www.eletromax.com.br/index.asp?InCdSecao=4&InCdCategoria=7&InC dProduto=3&Botoeiras+e+Sinaleiros+WEG>. Acesso em: 11 dez. 2012. CHAVES auxiliares tipo botoeira. Disponível em: <http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html>. Acesso em: 11 dez. 2012. CONTATOR de potência. Disponível em: < http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html>. Acesso em: 11 dez. 2012. CONTATOR auxiliar. Disponível em: < http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html>. Acesso em: 11 dez. 2012. CONTROLPAR. Sensor de proximidade capacitivo cilíndrico CR30 – 15AO. Disponível em: <http://www.controlpar.com.br/produto/Sensor-de-proximidadecapacitivo-cil%EDndrico-CR30%252d-15AO.html>. Acesso em: 11 dez. 2012. EBERLE . Manual de motores elétricos. Rio Grande do Sul, [200-]. 65 p. ELÉTRICA JMT. Sensor fotoelétrico G30-3A70NA. Disponível em: < http://www.eletricajmt.com.br/product.php?id_product=607>. Acesso em: 11 dez. 2012. FECHAMENTO de motor trifásico em triângulo. Disponível em: <http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html>. Acesso em: 11 dez. 2012. FECHAMENTO de motor trifásico em estrela. Disponível em: <http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html>. Acesso em: 11 dez. 2012. FECHAMENTO duplo triângulo. Disponível em: <http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html>. Acesso em: 11 dez. 2012. FECHAMENTO duplo estrela. Disponível em: <http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html>. Acesso em: 11 dez. 2012. FECHAMENTO estrela. Disponível em: < http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html>. Acesso em: 11 dez. 2012. FUSÍVEL diazed. Disponível em: < http://www.irmaosabage.net/grupo/25660>. Acesso em: 11 dez. 2012.

106 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

HOTFROG. Sensor de proximidade indutivo. Disponível em: <http://www.hotfrog.com.br/Empresas/ZS-Comercial-Ltda-Soluc-es-emAutomac-o/Sensores-de-proximidade-indutivo-45780>. Acesso em: 11 dez. 2012. HTEMRO. Chave para parafuso de ajuste 5SH3700B (Siemens). Disponível em: < http://loja.htemro.com/siemens/siemens/chaves/chave-para-parafuso-de-ajuste5sh3700b-siemens.html>. Acesso em: 11 dez. 2012. IRMÃOS ABAGE. Anel de proteção p/base unipolar base EZ. Disponível em: <http://www.irmaosabage.net/grupo/1591>. Acesso em: 11 dez. 2012. ______. Parafuso de ajuste p/fusível base EZ. Disponível: <http://www.irmaosabage.net/grupo/1599>. Acesso em: 11 dez. 2012. MK ELÉTRICA. Fusíveis NH. Disponível em: <http://www.mkeletrica.com.br/fusnh.htm>. Acesso em: 11 dez. 2012. RELÉS térmicos. Disponível em: < http://saladaeletrica.blogspot.com.br/p/comandos-eletricos.html>. Acesso em: 11 dez. 2012. RELÉ térmico de sobrecarga Weg. Disponível em: < http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-244961433-rele-termico-desobrecarga-weg-_JM>. Acesso em: 11 dez. 2012. ROBERTO, Gustavo. Relé falta de fase. Disponível em: < http://www.gustavoroberto.blog.br/2011/02/21/sanando-duvidas-rele-falta-defase/>. Acesso em: 11 dez. 2012. SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL. Departamento Nacional. Instalação de motor trifásico comandado por chave reversora manual. Rio de Janeiro, 1981. 71 p. (Módulo instrucional: Eletricista instalador industrial, 5). ______. ______. Instalação de motor trifásico comandado por chave estrelatriângulo manual. Rio de Janeiro, 1981. 41 p. (Módulo instrucional: Eletricista instalador industrial, 6). ______. ______. Instalação de motor trifásico comandado por chave compensadora manual. Rio de Janeiro, 1981. 51 p. (Módulo instrucional: Eletricista instalador industrial, 7). ______. ______. Montagem e instalação de chave magnética para partida direta de motor trifásico. Rio de Janeiro, 1981. 97 p. (Módulo instrucional: Eletricista instalador industrial, 11).

S E N A I / C E | 107

______. ______. Montagem e instalação de chave magnética para partida direta com reversão de motor trifásico. Rio de Janeiro, 1981. 99 p. (Módulo instrucional: Eletricista instalador industrial, 12). ______. ______. Montagem e instalação de chave magnética para partida estrela- triângulo de motor trifásico. Rio de Janeiro, 1981. 87 p. ( Módulo instrucional: Eletricista instalador industrial; 13 ). ______. ______. Montagem e instalação de chave magnética para partida compensada de motor trifásico. Rio de Janeiro, 1981. 81 p. (Módulo instrucional: Eletricista instalador industrial, 14). ______. ______. Montagem e instalação de chave magnética para partida de motor trifásico com frenagem por corrente retificada. Rio de Janeiro, 1981. 58 p. (Módulo instrucional: Eletricista instalador industrial, 21). SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL. Departamento Regional do Ceará. Centro de Formação Profissional Waldyr Diogo de Siqueira. Instalação elétrica industrial. Fortaleza, 1997. TRON. Relé de mínima e máxima tensão. Disponível em: <http://www.rjl.com.br/pdf/altronic/protecao/RTT.pdf>. Acesso em: 11 dez. 2012. TRON. Relé sequência de fase. Disponível em: <http://www.rjl.com.br/pdf/altronic/protecao/RSF.pdf>. Acesso em: 11 dez. 2012. WEG MOTORES. Manual de motores elétricos. Santa Catarina. 55 p. ______. Manobra e proteção de motores até 100 A. Disponível em: <http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-disjuntores-motores-mpw50009822-catalogo-portugues-br.pdf>. Acesso em: 11 dez. 2012.

108 | C o m a n d o s E l é t r i c o s

GLOSSÁRIO Subtensão: tensão com valor abaixo da nominal. Velocidade síncrona: rotação do campo magnético girante do motor. Escorregamento: diferença entre a velocidade síncrona e a velocidade nominal do motor.(rotação do eixo do motor quando sob carga nominal). Torque: também conhecido como conjugado é a força que o motor possui na ponta de seu eixo para arrastar uma determinada carga. Circuito de força, potência ou principal: circuito elétrico de uma chave magnética no qual circula a corrente elétrica exigida pela carga a ser acionada. Neste estão representados os contatos principais ou de potência do(s) contator(es) e suas interligações elétricas. Circuito de comando ou auxiliar: circuito elétrico de uma chave magnética no qual representa toda a parte de comando (botoeiras, contatos auxiliares do(s) contator(es) de potência, contatos de sensores, sinalização, entre outros). Chave magnética: conjunto de dispositivos (geralmente botoeiras, contatores, relés e sensores) que comandam e manobram cargas elétricas como motores, capacitores de potência, entre outras. Dial: dispositivo indicador de regulagem. Taps: ou derivações, são terminais de derivação do autotransformador (terminais que saem percentuais da tensão de alimentação nominal).

SENAI/CE Centro de Educação e Tecnologia Alexandre Figueira Rodrigues - CET AFR Centro de Formação Profissional Waldyr Diogo de Siqueira - CFP WDS

Tarcísio José Cavalcante Bastos - CET AFR Elias Pedrosa - CFP WDS Gerente

Priscilla Carneiro - CET AFR Elisângela Amorim - CFP WDS Coordenação Pedagógica

Orlandino Lima Silva Elaboração CFP WDS

Daniel Pessoa Cavalcante - CET AFR Revisão Técnica

Maria Auxiliadora Bandeira Lúcia Maria Gonçalves Leite Normalização CFP WDS

Ana Saba Nelson Sena Revisão e Formatação UNED