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8/8/2019 comandosEletr

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Comandos

Eltricos

Colgio Tcnico de Campinas COTUCA/UNICAMP

Prof. Romeu Corradi Jnior

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1. INTRODUO

A representao dos circuitos de comando de motores eltricos feita normalmente atravs

de dois diagramas:

Diagrama de fora: representa a forma de alimentao do motor fonte de energia;

Diagrama de comando: representa a lgica de operao do motor.

Em ambos os diagramas so encontrados elementos (dispositivos) responsveis pelo

comando, proteo, regulao e sinalizao do sistema de acionamento.

A seguir estes elementos so abordados de forma simplificada no intuito de fornecer

subsdios mnimos para o entendimento dos sistemas (circuitos) de comandos eletromagnticos.

2. DISPOSITIVOS DE COMANDO

So elementos de comutao destinados a permitir ou no a passagem da corrente eltrica

entre um ou mais pontos de um circuito. Os tipos mais comuns so:

Chave sem reteno ou impulso

um dispositivo que s permanece acionado mediante aplicao de uma fora externa.

Cessada a fora, o dispositivo volta situao anterior. Este tipo de chave pode ter,

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

mostra figura 1.

Figura 1: Chaves Tipo Impulso

Chave com reteno ou trava

um dispositivo que uma vez acionado, seu retorno situao anterior acontece somente

atravs de um novo acionamento. Construtivamente pode ter contatos normalmente aberto (NA)

ou normalmente fechado (NF) conforme mostra a figura 2.

Figura 2: Chaves Tipo Trava


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Chave de contatos mltiplos com ou sem reteno

Existem chaves com ou sem reteno de contatos mltiplos NA e NF. A figura 3 mostra

estes dois modelos.

Figura 3: Chaves de contatos mltiplos

Chave seletora

um dispositivo que possui duas ou mais posies podendo selecionar uma ou vrias

funes em um determinado processo. Este tipo de chave apresenta um ponto de contato comum(C) em relao aos demais contatos. A figura 4 apresenta dois tipos de chaves seletoras.

Figura 4: Chaves seletoras

Para a escolha das chaves, devem-se levar em considerao as especificaes de tenso

nominal e corrente mxima suportvel pelos contatos.

Rel

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

A figura 5 mostra a estrutura fsica de um rel e seu smbolo eltrico.

Figura 5: Rel


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Energizando-se a bobina os contatos so levados para suas novas posies permanecendo

enquanto houver alimentao da bobina. Um rel, construtivamente pode ser formado por vrios

conjuntos de contatos. Uma das grandes vantagens do rel a isolao galvnica entre os

terminais da bobina e os contatos NA e NF, alm da isolao entre os conjuntos de contatos. A

figura 6 mostra outra vantagem dos rels, que a possibilidade de acionar cargas com tenses

diferentes atravs de um nico rel.

Figura 6:Acionamento isolado com rel

Outra propriedade muito explorada nos rel a propriedade de memria atravs de circuito

de auto-reteno ilustrado na figura 7.

Figura 7: Circuito de auto-reteno

A chave (botoeira) (S1) aciona a bobina (K) fazendo que seu contato auxiliar (K) crie outro

caminho para manuteno da bobina energizada. Desta forma, no ocorre o desligamento do rel

ao desligar a chave (botoeira) (S1). Este contato auxiliar comumente denominado de contato de

reteno ou selo. Para desligamento utiliza-se a chave (botoeira) (S2).


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Contator

Assim como o rel o contator uma chave de comutao eletromagntica direcionado,

geralmente, para cargas de maior potncia. Possui contatos principais (para energizao da

carga) e auxiliares NA e NF com menor capacidade de corrente. Este ltimo utilizado para

auxlio nos circuitos de comando e sinalizao alm do acionamento de outros dispositivos

eltricos. A figura 8 mostra seu smbolo e aplicaes.

Figura 8: Contator

Para especificao do contator devem-se levar em conta alguns pontos: nmero de

contatos, tenso nominal da bobina, corrente mxima nos contatos e condies de operao

definindo as categorias de emprego. A figura 8 (c) mostra um esquema de auto-reteno anlogo

ao mostrado com rel.

3. DISPOSITIVOS DE PROTEO

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

corrente eltrica sob condies anormais, como curtos-circuitos ou sobrecargas. Os dispositivos

de proteo mais comuns so:

Fusvel

O princpio de funcionamento do fusvel baseia-se na fuso do filamento e conseqente

abertura do filamento quando por este passa uma corrente eltrica superior ao valor de sua


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especificao. A figura 9 apresenta um fusvel tipo cartucho e seu smbolo. Temos ainda os

fusveis do tipo DIAZED, NH, etc, para maior capacidade de corrente.

Figura 9: Fusvel cartucho

Os fusveis geralmente so dimensionados 20% acima da corrente nominal do circuito. So

classificados em retardados e rpidos. O fusvel de ao retardada usado em circuitos nos

quais a corrente de partida muitas vezes superior corrente nominal. o caso dos motores

eltricos e cargas capacitivas. J o fusvel de ao rpida utilizado em cargas resistivas e na

proteo de componentes semicondutores, como o diodo e o tiristor em conversores estticos de

potncia.

Disjuntor Termomagntico

O disjunto termomagntico possui a funo de proteo e, eventualmente, de chave.

Interrompe a passagem de corrente ao ocorrer uma sobrecarga ou curto-circuito. Define-se

sobrecarga como uma corrente superior a corrente nominal que durante um perodo prolongado

pode danificar o cabo condutor e/ou equipamento. Esta proteo baseia-se no princpio da

dilatao de duas lminas de metais distintos, portanto, com coeficientes de dilatao diferentes.

Uma pequena sobrecarga faz o sistema de lminas deformarem-se (efeito trmico) sob o calor

desligando o circuito.

Figura 10: Princpio de proteo para sobrecarga


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A proteo contra curto-circuito se d atravs de dispositivo magntico, desligando o circuito

quase que instantaneamente (curva de resposta do dispositivo).

Os disjuntores podem ser: monopolares, bipolares e tripolares. Algumas vantagens:

religvel, no precisa de elemento de reposio, pode eventualmente ser utilizado como chave de

comando.

Figura 11: Smbolos eltricos do disjuntor

Rel de sobrecarga ou trmicoO princpio de funcionamento do rel de sobrecarga baseia-se na dilatao linear de duas

lminas metlicas com coeficientes de dilatao trmicas diferentes, acopladas rigidamente

(bimetal). Quando ocorre uma falta de fase, esta se reflete num aumento de corrente, provocando

um aquecimento maior e, consequentemente, um acrscimo na dilatao do bimetal. Essa

deformao aciona a abertura do contato auxiliar que interrompe a passagem da corrente para a

bobina do contator, desacionando, com isso, a carga. Para ligar novamente a carga devemos

acionar manualmente o boto de rearme do rel trmico.

O rel trmico possui as seguintes partes principais: Contato auxiliar (NA + NF) de comando da bobina do contator;

Boto de regulagem da corrente de desarme;

Boto de rearme de ao manual;

Trs bimetais.

A figura 12 apresenta uma aplicao do rel trmico na proteo de motores eltricos

trifsicos.

Figura 12: Circuito de potncia


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4. DISPOSITIVOS DE REGULAO

So elementos destinados a regular o valor de variveis de um processo automatizado, tais

como: velocidade, tempo, temperatura, presso, vazo, etc. Os tipos mais comuns so colocados

a seguir.

Reostato

um componente de resistncia varivel que serve para regular correntes de intensidade

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

Figura 13: Representao e formas de reostato

Potencimetro

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

circuitos eletrnicos de comando e regulao.

Transformador

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

bsico formado por duas bobinas isoladas eletricamente, enroladas em torno de um ncleo de

ferro silcio.

Figura 14: Transformador e smbolo eltrico


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Na figura 14 temos que:

: fluxo magntico

Vp: tenso primria (primrio do transformador)

Vs: tenso secundria (secundrio do transformador)

Ip: corrente primria

Is: corrente secundria

Np: nmero de espiras do primrio

Ns: nmero de espiras do secundrio

Vale a relao:

Ns

Np

Vs

Vpa ==

Onde a a relao de tenso ou relao de espiras. Para a>1 transformador abaixador;

a


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Figura 16: Rel com retardo no desligamento

Contador de impulsos eltricos

Este dispositivo realiza a contagem progressiva, mediante a ao de impulsos eltricos, na

bobina contadora. Estes impulsos so provenientes de rels, contadores, chaves, sensores

eltricos etc. A programao realizada pelo usurio atravs de chaves do tipo impulso localizado

no painel deste dispositivo. O acionamento dos contatos do contator ocorre quando o nmero de

impulsos eltricos na bobina contadora for igual ao valor programado pelo usurio. A figura 17

ilustra o seu funcionamento.

Figura 17: Contador de impulsos eltricos

5. DISPOSITIVOS DE SINALIZAO

So componentes utilizados para indicar o estado em que se encontra um painel de

comando ou processo automatizado. As informaes mais comuns fornecidas atravs destes

dispositivos so: ligado, desligado, falha e emergncia.


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Indicador visual

Os indicadores visuais fornecem sinais luminosos indicativos de estado, emergncia, falha

etc. So os mais utilizados devido simplicidade, eficincia (na indicao) e baixo custo. So

fornecidos por lmpadas ou LEDs. As cores indicadas na tabela da figura 18 so recomendas.

Figura 18: Smbolo eltrico e cores utilizadas em um indicador luminoso.

Indicador acstico

Os indicadores acsticos fornecem sinais audveis indicativos de estado, falha, emergncia

etc. So as sirenes e buzinas eltricas. Utilizados em locais de difcil visualizao (para

indicadores luminosos) e quando se deseja atingir um grande nmero de pessoas em diferentes

locais.

Figura 19: Smbolo de indicador acstico.


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6. COMANDO E PARTIDA DE MOTORES

6.1 MOTORES MONOFSICOS

TAREFA A: Ligar um motor monofsico, comandado atravs de um contator, com proteode rel bimetlico.


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TAREFA B: Efetuar a reverso de rotao de um motor monofsico atravs de contatores.


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Verificar a possibilidade de um circuito de fora e comando utilizando apenas dois contatores.


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6.1 MOTORES TRIFSICOS

TAREFA A: Ligar um motor trifsico comandado atravs de um contator, com proteo derel bimetlico partida direta.


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TAREFA B: Efetuar a reverso de rotao de motores trifsicos utilizando contatores.


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TAREFA C: Efetuar a partida de motor trifsico atravs de chave estrela-tringulo utilizandocontatores e rel temporizado.

Fazer o levantamento de equipamentos;

Elaborar um descritivo de funcionamento.


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TAREFA D: Efetuar a partida de motor trifsico atravs de chave estrela-tringulo comreverso de rotao.

Fazer o circuito de fora e comando;


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7. PROTEO CONTRA CURTO-CIRCUITO

Um curto-circuito pode ser definido como uma ligao acidental de condutores sob tenso. A

impedncia desta ligao praticamente desprezvel, com a corrente atingindo um valor muito

maior que a corrente de operao. Tanto o equipamento quanto a instalao eltrica podero

sofrer esforos trmicos e eletrodinmicos excessivos. Existem trs tipos de curto-circuito:

trifsico entre os trs condutores de fase, monofsico entre dois condutores de fase e o curto-

circuito para terra, entre um condutor de fase e um condutor neutro ou de proteo aterrado.

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

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

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

tempo suficiente curto para evitar a deteriorao dos condutores. Esta interrupo deve-se dar

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por dispositivo de seccionamento automtico. A norma aceita a utilizao de fusveis ou

disjuntores para proteo especfica contra curto-circuitos.

Os dispositivos fusveis podem ser do tiop gG, gM ou aM. Para aplicaes normais exigem-se

fusveis tipo g, subtendendo os tipos gG e gM. Os dispositivos gG podem garantir proteo

simultnea contra curto-circuito e sobrecarga. Pos isso so considerados de uso geral. Os

dispositivos gM oferecem proteo apenas contra curto-circuito, sendo mais indicados para

proteo de circuitos de motores. Dadas as peculiaridades de partida do motor, especialmente

em altas correntes de partida, os dispositivos fusveis gG ou gM so aplicados exclusivamente

na proteo contra curto-circuito, dando-se preferncia aos fusveis gM.

As formas construtivas mais comuns dos fusveis aplicados nos circuitos de motores so os

tipos D e NH. O fusvel tipo D recomendado para o uso residencial e industrial, uma vez que

possui proteo contra contatos acidentais, podendo ser manuseado por pessoal no

qualificado. Os fusveis tipo NH devem ser manuseados por pessoas qualificadas, sendo

recomendados para ambientes industriais e similares. Os fusveis gG e gM so caracterizados

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

indeterminado sem que haja interrupo, pela tenso mxima de operao e pela capacidade

de interrupo. A capacidade de interrupo a mxima corrente para o qual o fusvel pode

garantir a interrupo; geralmente a unidade utilizada o kA (quiloampre). A capacidade de

interrupo deve ser no mnimo igual corrente de curto-circuito presumida no ponto da

instalao.

Os fusveis apresentam curvas caractersticas do tempo mximo de atuao em funo da

corrente.

Para uma corrente I > In o fusvel

seguramente promover a interrupo do

circuito aps um tempo t.

Existem fusveis tipo D para as seguintes

correntes nominais: 2, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 35,

50 e 63A. Os fusveis tipo NH so produzidos

para as seguintes correntes nominais: 10, 16,

20, 25, 35, 50, 63, 100, 125, 160, 200, 224,

250, 300, 315, 355, 400, 500 e 630 A.

A NBR 5410/97 recomenda a proteo de

circuitos terminais de motores por fusveis

com capacidade nominal dada por:

In = IRB.K

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

o valor obtido no corresponder a um valor padronizado, pode ser utilizado dispositivo fusvel

de corrente nominal imediatamente superior.

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IRB (A) KIRB


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Partida direta com reverso coordenada com fusvelDestina-se mquinas que partem em vazio ou com carga permitindo a inverso do sentido darotao. Para partidas prolongadas ( pesadas ) deve-se ajustar as especificaes do contator,rel de sobrecarga, condutores etc.

Partida estrela-tringulo coordenada com fusvelDestina-se mquinas que partem em vazio ou com conjugado resistente baixo, praticamenteconstante, tais como, mquinas para usinagem de metais ( tornos, fresas, etc ). Partidasnormais (


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de rotao. Partidas normais (


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Partida Direta Siemens Circuito de Fora

Partida Direta Siemens Circuito de Comando

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Partida Direta Siemens com Reverso Circuito de Fora

Partida Direta Siemens com Reverso Circuito de Comando

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Partida Estrela-Tringulo Siemens Circuito de Fora

Partida Estrela-Tringulo Siemens Circuito de Comando

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Partida com autotransformadorSiemens Circuito de Fora

Partida com autotransformadorSiemens Circuito de Comando

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Partida Suave Softstarter

Partida Suave Softstarter

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