Engenharia Elétrica – 2011/1 Instituto Federal do Espírito Santo Supervisão e Controle de...

Engenharia Elétrica – 2011/1

Instituto Federal do Espírito Santo

Supervisão e Controle de Processos

Prof. Luis Eduardo

INTRODUÇÃO

Em todas as instalações industriais, as diversas operações de partida, parada, regulagem, controle e outras vinculadas à produção, são iniciadas por comandos locais ou remotos, através do processamento de grandezas elétricas. A continuidade da produção, assim como, a qualidade deste processo também são definidas por meio do processamento de grandezas elétricas.

Assim sendo, nesta disciplina estudaremos: técnicas, componentes, equipamentos, e máquinas elétricas que permitam a supervisão e o controle de processos industriais.

O objetivo da supervisão e controle é otimizar a produção industrial de modo a permitir incrementos contínuos na obtenção de qualidade e redução de custo para os processos alvos.

UNIT I - CONCEPTS OF INDUSTRIAL ELECTRICAL COMMANDS

Estratégico

Processamento de Energia

Elétrica

Impacto

Ambiental

Avanço Tecnológico

Espessador: Retira excesso de H2O deixando polpa densa.

Hidrociclone: Classifica partículas.

Homogeneizador: Adição de carvão, reduz combustível na queima.

Disco de pelotas: Forma as pelotas.

Forno: Queima da pelota de 1350° a 150°C

Peneira: Retira o fino.

Aglomerados: Cal, betonita e calcário.

Pelotização VALE Transporte de carga;

Controle de velocidade e torque;

Processo hidráulico;

Reação química;

Processo térmico;

Controle de qualidade: granulometria, abrasão, compressão e teor de ferro.

4.160 V / 2,5 MW

Rotor bobinado e partida com reostato líquido.

3 m diâmetro e 12 m comprimento

100 ton.

Dispositivos de Comando Manual

Giratória

Uso restrito

Função das cores em botões de comando

Cores Ordem de Comando

Vermelho Parar, desligar, emergência

Verde ou Preto Partida, ligar

AmareloPartida em condições

especiais

Branco ou Azul Claro Outras funções

Especificações de Botões para Painel

Botoeira para Ponte Rolante - Portátil

Sinalizadores

Cores Condição de Operação

Vermelho Condição anormal

Amarelo Atenção ou cuidado

Verde Pronto para operar

Branco (incolor) Circuitos sob tensão

Azul Outras funções

Condição de operação em função das cores dos sinalizadores

Supervisão e Controle de Process

Especificação de Sinalizadores

Especificações Técnicas da Sirene

Sirene com Especificação de Dimensões

Interruptores

Fim-de-Curso

Interruptores Fim-de-Curso

Proteção Elétrica – Fusíveis Diazed

In = 2 a 100 (A)

Cap. Interrupção

Até 20 (A) – 100 (kA)

25 a 65 (A) – 75 (kA)

80 a 100 (A) – 50 (KA)

NBR 11844

Sistemas e Controle de Processos

Proteção Elétrica – Fusíveis Neozed

In = 2 a 63 (A)

Cap. de interrupção

50 (kA) em 400 VCA

Proteção Elétrica – Fusíveis NH

In = 6 a 125 (A)

Cap. Interrupção

120 (kA) em até 690 (V) CA

Proteção Elétrica – Fusíveis SITOR

Ultra rápidos, para proteção de dispositivos semicondutores.

In = 16 a 900 (A)

V = 690 a 2500 (V) CA,

440 a 600 (V) DC.

Normas IEC 269 e DIN 43653

Proteção Elétrica – Fusíveis Cilindricos

In = 1 a 100 (A)

V = até 500 (V) CA.

Proteção Elétrica e Comando - Disjuntores

Proteção contra curto-circuito e sobrecargas, com a possibilidade de rearme, ou seja, opera também como chave de comando.

Especificação de Disjuntores

NBR NM 60898: Disjuntores especialmente projetados para serem manipulados por usuários leigos, ou seja, para uso por pessoas não qualificadas e para não sofrerem manutenção (instalações residenciais).

NBR IEC 60947-2: Disjuntores para serem manipulados por pessoas qualificadas, ou seja, com formação técnica e para sofrerem ajustes e manutenção (instalações industriais).

Disjuntor a seco;

Disjuntor a óleo (GVO e PVO);

Disjuntor a ar-comprimido;

Disjunto a vácuo;

Disjuntor a hexafluoreto de enxofre.

Especificação de Disjuntores

Corrente nominal;

Tensão nominal;

Frequência nominal;

Quantidade de pólos;

Capacidade de interrupção;

Curva característica.

Características Gerais Mecanismo de interrupção

Tipo do disjuntor

Características principais

Seco Termomagnético, residencial.

ÓleoMétodo pioneiro de extinção com óleo mineral. PVO

para até 138 kV e GVO até 230 kV.

NBR 5459/1987

Ar-comprimido

Rapidez de operação, alto custo de geração do ar e manutenção.

VácuoSem gases e líquidos aumenta segurança, longa vida

útil, relação ruptura/volume grande, religamentos automáticos e múltiplos.

SF6Gás inerte até 5000°C, aplicados a alta tensão.

Especificações presentes no próprio disjuntor

Curva característica de disjuntor a seco

Disjuntor a óleo

Disjuntor a

ar-comprimido

Disjuntor a vácuo

Vácuo

Terminal

Disjuntor de SF6

Proteção Elétrica – Relés de Sobrecarga

Relé de SobrecargaDispositivo de proteção normalmente utilizado para proteção de motores em situação de sobre-elevação da corrente consumida fora de condições nominais de operação, o que pode ser causado por falta de fase, problemas mecânicos da instalação (alinhamento, balanceamento) ou problemas mecânicos do próprio motor (rolamentos). IEC 60947

Relés de sobrecarga bimetálicos;

Relés de sobrecarga eletrônicos.

Curva típica de relés de

sobrecarga, a frio e a quente.

Curva típica de relés

considerando as classes

Tabela comparativa de atuação de relés de sobrecarga

Curva típica de fusível x relé de sobrecarga

Contatores

Dispositivo de comando eletromagnético para manobrar cargas elétricas;

Composto de contatos de potência, contatos auxiliares (NA e NF), sistema de acionamento (bobina CC ou CA), câmara e acessórios (filtros e supressores);

Especificado pelo tipo da carga, corrente nominal ou potência, tensão e frequência de alimentação da carga, tensão de alimentação da bobina, quantidade de contatos auxiliares e frequência de operação.

Chave Estrela Delta Blindada

Diversos tipos para diversas

aplicações

Motores de Indução em

MOTOR C.A.

MONOFÁSICO

UNIVERSAL

TRIFÁSICO

ASSÍNCRONO

SÍNCRONO

ASSÍNCRONO

GAIOLA DE ESQUILO

ROTOR BOBINADO

SPLIT - PHASE

CAP. PARTIDA

CAP. PERMANENTE

CAP. 2 VALORES

PÓLOS SOMBREADOS

REPULSÃO

RELUTÂNCIA

HISTERESE

DE GAIOLA

DE ANÉIS

IMÃ PERMANENTE

PÓLOS SALIENTES

PÓLOS LISOS

MOTOR C.C.

EXCITAÇÃO SÉRIE

EXCITAÇÃO INDEPENDENTE

EXCITAÇÃO COMPOUND

IMÃ PERMANENTE

SÍNCRONO

APLICAÇÃO – Bomba Centrífuga

Ventilação Industrial

Compressor de ar

Esteira rolante

Máquina de tração para elevadores

VN = 220 V / 380 V

Conexão em (Y) Conexão Delta ()

380V 220 V

Motor com 12 terminais

220 V ( p)

380 V (Y Y p)

440 V ( s)

760 V (Y Y s)

• Esquema de ligação do enrolamento

Conexão Delta () Conexão em (Y)

220 V 380V

Esquema de ligação do enrolamento

Conexão Delta ( série) Conexão em (Y série)

440V 760 V

Contato auxiliar

Bobina

Contatos principais

Contator

Fluxo de corrente no

contator

Acessórios do contator

Contatos principais

Contatos Auxiliares

DIAGRAMA ELÉTRICO UNIFILAR

Diagrama de Montagem

Gaveta de CCM-Centro de Controle de Motores

Coluna de CCM -

Esquema de Ligação

Motor com 2 terminais:

“Chave Centífuga”

Não permite inversão de rotação.

(Partida capacitiva)

Motor com 6 terminais

Opera com duas tensões

Permite inversão de rotação

Relé temporizado Pneumático - TON - OU TOFF

RELÉ TEMPORIZADO NA POSIÇÃO DE REPOUSO -TON

RELÉ TEMPORIZADO TON EM TEMPORIZAÇÃO

RELÉ TEMPORIZADO TON NA POSIÇÃO LIGADA

RELÉ TEMPORIZADO

NA POSIÇÃO DESLIGADA COM

CONTATOS ACIONADOS

RELÉ TEMPORIZADO TOFF TEMPORIZANDO

Relé Temporizado Eletrônico

Relé Temporizado Motorizado

MOTORES TRIFÁSICOS DE INDUÇÃO(MÚLTIPLAS VELOCIDADES)

Os motores de indução trifásicos possuem na placa de identificação o valor de sua velocidade nominal, sendo esta uma função do número de pólos do estator e da frequência da rede. De modo geral, estes motores possuem apenas um valor de velocidade nominal, entretanto, existem motores que podem operar em mais de um valor de velocidade.

Nestes motores, a variação de velocidade é realizada através da modificação da quantidade de pólos no enrolamento estatórico.

Vamos tratar basicamente de dois tipos de motores:

-Motor de indução trifásico de duas velocidades com dois enrolamentos.

- Motor de indução trifásico de duas velocidades com apenas um enrolamento.

MOTOR DE DUAS VELOCIDADES(Enrolamentos Independentes)

CAMPO MAGNÉTICO TETRAPOLAR

Campo Magnético Bipolar

MOTOR DE INDUÇÃO (2/4 polos – ligação Dahlander)

MOTOR TRIFÁSICO DE ROTOR BOBINADO

Motor Trifásico de Rotor Bobinado

Curva Característica Torque x Velocidade de um motor de indução trifásico

Curva Característica Torque x Velocidade do motor de indução trifásico com reostato de partida.

Contator de curto-circuitamento do rotor

CHAVE COMPENSADORA (AUTO-TRNSFORMADOR)

Partida com auto-trafo

MOTOR ASSÍNCRONO COM FREIO

•Freio Eletromagnético;

•Freio por corrente de Foucault;

•Freio Dinâmico (Injeção de corrente).

1 - Bobina magnética;

2- Mola de tensão; 3- Sapatas de freio;

Ponte RolanteImpressoras industriais

Freio por corrente de Foucault

Força 3 - 220V

R S T N

Chave Rotativa

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