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    UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS

    FAEN - FACULDADE DE ENGENHARIA

    Dourados MS 2010

    Acionamentos Eltricos

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    CHAVES DE PARTIDA

    1.Introduo

    A representao dos circuitos de comando de motores eltricos feita normalmenteatravs de dois diagramas :

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

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

    Em ambos os diagramas so encontrados elementos (dispositivos) responsveis pelocomando, proteo, regulao e sinalizao do sistema de acionamento.

    A seguir estes elementos so abordados de forma simplificada no intuito de fornecersubsdios mnimos para o entendimento dos sistemas (circuitos) de comandoseletromagnticos.

    2.Dispositivos de comando

    2.1 Contatores:

    Funo: Comando, seccionamento e controle dos circuitos alimentadores de motores,iluminao, capacitores e outras cargas. (Fig. 2.1a)

    As principais caractersticas destes dispositivos so as seguintes: elevada durabilidade;elevado nmero de manobras; possibilita comando distncia e automatismo de circuitos juntocom outros componentes.

    Fig. 2.1a

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    Genericamente o contator pode ser conceituado da seguinte forma: um dispositivo composto por um conjunto de contatos mveis, adaptados a um eixo

    mvel ou ncora, mantido em sua posio de repouso mecanicamente atravs de molas. Abaixodeste eixo esta localizada a bobina magntica com seu respectivo ncleo de chapas de ferrolaminada.

    Os contatos que compem o conjunto recebem a denominao de contatos principais oude fora, que so responsveis pelo estabelecimento de tenso nos terminais da carga (motor,barramento de quadro, iluminao, capacitor, etc.), ou seja, as pastilhas destes contatos soatravessadas pela corrente do circuito para alimentao da carga. Os contatos para circuitosprincipais so identificados por nmeros com um nico dgito conforme a seguinte numeraode 1 a 6 (1-2; 3-4; 5-6), significando que para cada terminal marcado com um nmero mpar,corresponde outro terminal marcado com um nmero par imediatamente subseqente, ou aindapor letras e ndice numrico (L1-T1; L2-T2; L3-T3), considerando que as referncias doscontatos 1; 3; 5 ou L1; L2; L3 devem ser conectados no lado da fonte (lado da rede dealimentao) e os contatos 2; 4; 6 ou T1; T2; T3, devem ser conectados no lado da carga (ex.motor).

    Um contator principal possui ainda contatos auxiliares, que tem a funo de estabelecera alimentao da bobina do contator (selo), sinalizao, alarme e intertravamentos. Portanto oscontatos auxiliares so constitudos de pastilhas que so atravessados por correntes de pequenasintensidades, solicitadas pela bobinas magnticas dos contatores, rels, pela lmpada desinalizao, ou pela bobina de alarmes e sirenes.

    Existem tambm os contatores auxiliares, que diferentes dos contatores principais spossuem contatos auxiliares, com pastilhas de menor capacidade de conduo de corrente e soempregados nos circuitos de comando, sinalizao e intertravamentos, normalmente auxiliandocircuitos mais complexos e que possuam outros contatores.

    Um contator principal, deve possuir 3 (trs) contatos de fora, e um ou mais contatosauxiliares. Os contatos de fora so contatos normalmente abertos (NA), e os contatos auxiliarespodem ser normalmente aberto (NA) ou normalmente fechado (NF). Os contatos auxiliares so

    identificados por nmeros com dois dgitos, sendo o 1 ordinal e o 2 funcional, onde osnmeros compostos por dois algarismos com terminao 1 e 2, so contatos normalmentefechados (NF) (Ex. 21-22; 31-32;...). J os contatos auxiliares representados com nmeros dedois dgitos terminados com 3 e 4, so contatos normalmente abertos (NA) (Ex. 13-14; 43-44...).

    Entende-se por contato normalmente aberto (NA), aqueles que, enquanto a bobina docontator estiver desenergizada, os mesmos estaro abertos (seccionados) pela ao da mola. Noinstante em que se estabelece tenso na bobina, a fora magntica desta, vence a fora mecnicada mola, fazendo com que os contatos que estavam abertos, fechem. Cessando a ao da foramagntica, a mola retorna a sua posio normal, fazendo com que os contatos voltem a abrir.Processo semelhante realizado de modo inverso, nos contatos NF.

    Simbologia : Os elementos de um contator tem as seguintes representaes grficas eutilizam letras caractersticas e nmeros para referencia-los e facilitar o entendimento nocontexto do diagrama eltrico:

    C1 ou K1 = A letra representa o contator, e o ndice significa o nmero referencial entre osdiversos contatores do circuito.

    C1 ou K1 = Contator 1 (um); C2 ou K2 = Contator 2 (dois); C3 ou K3 = Contator 3 (trs) eassim sucessivamente para quantos contatores forem empregados no circuito.

    A1 e A2 = Representam os terminais da bobina do contator.

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    2.2 Rel Bi-metlico de sobrecarga:

    Os rels bi-metlicos so dispositivos de proteo contra defeitos provenientes da carga,sendo conhecidos tambm como rel trmico, pois so normalmente compostos por elementostrmicos de contato, ou seja, existe uma lmina composta por dois metais justapostos na qual enrolada algumas espiras de fio tipo filamento de nquel-cromo, cuja funo produzir umsuper aquecimento, aps a intensidade de corrente atingir um valor superior ao da corrente deregulagem, que agindo na lmina bi-metlica provoca o seu deslocamento, e conseqentemente,a interrupo do circuito atravs de um contato auxiliar.

    Fig. 2.2

    Simbologia: Os elementos de um rel bimetlico tm as seguintes representaes grficas eutilizam letras caractersticas e nmeros para referenci-los e facilitar o entendimento nocontexto do diagrama eltrico:

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    2.3 Botes de comando:

    Funo: Acionamento ou desativao do circuito de comando, atravs de impulso manualdo boto pulsante.Boto de comando a designao dada a dispositivos de comando que so acionados ao pulsarmoso boto ou manopla, retornando a sua posio inicial imediatamente aps cessar o impulsomecnico. Existem botes com elementos de contato individual normalmente aberto (NA) ou

    normalmente fechado (NF), e boto de comando duplo ou conjugado, contendo contatossimultneos tanto NA como NF.O boto NF utilizado para desligar ou desativar o circuito, devendo ter a indicao 0

    em marcao frontal do boto opaco. Deve-se empregar como padro a cor vermelha para o botodesliga (NF).

    O boto NA deve ter a indicao I em marcao frontal do boto opaco, e utilizadopara ligar ou estabelecer o circuito, podendo ser nas cores amarela, preta, verde, branca outransparente.

    Quando se utilizam os botes de comando agrupados em caixas de material isolante dotipo termoplstico ou similar, ou em caixas metlicas, pode-se denominar o conjunto de botoeirade comando.

    Fig. 2.3

    Existem ainda diversos tipos e modelos de botes de comando, que variam de fabricante parafabricante, e que tem a sua aplicao especfica conforme a exigncia e complexidade docircuito, conforme dados e figuras a seguir apresentados:

    Boto de comando e sinalizao: Boto transparente, com elemento(s) de contato(s) e soquetepara lmpada, de tal forma que se obtenha, assim como num sinalizador luminoso, umaindicao ptica dada por uma lmpada embutida no mesmo..

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    Boto de comando com chave de segurana: Boto com elementos de contato e chave desegurana, com bloqueio e retirada da chave nas duas posies..

    Boto de comando cogumelo: Boto com elemento de contato normalmente fechado (NF) e nacor vermelha, que devido a sua forma construtiva e anatmica de um cogumelo, utilizado para

    facilitar o seu acionamento para desativao do circuito. Este modelo de boto pode tambm serfornecido com trava, onde o giratrio do cogumelo usado para desbloqueio. Existe ainda aopo deste boto contendo elementos de contato NF e NA (boto duplo).

    Boto de comando cogumelo com trava e chave de segurana: Boto com elemento de contatonormalmente fechado (NF) e na cor vermelha, contendo trava e chave de segurana paradesbloqueio, e chave retirvel nas duas posies.

    Comutador de comando com manopla: Comutador de comando com elemento(s) de contato(s)NA ou NF, com ou sem retorno da manopla de acionamento. Este comutador pode ser fornecidotambm com chave de segurana retirvel.

    Comutador de comando por chave de posio: As chaves de posio fim de curso, soempregadas para o controle e comando de portes automticos, pontes rolantes, guindastes,tornos, elevadores de carga, elevadores prediais, elevacar dentre outras aplicaes. Oacionamento pode ser do tipo pino, rolete superior, rolete lateral, haste ajustvel com rolete, quedependendo da aplicao e as caractersticas do sentido do movimento, se horizontal, se vertical,pode ser adequadamente escolhido. Possuem elementos de contato NA/NF em cmarasfechadas, e tipos de acionamento em pino simples, pino reforado, pino com rolete metlico,rolete superior, rolete lateral, rolete de posies mltiplas, haste flexvel, alavanca ajustvel comrolete e haste rgida.

    Simbologia: Os elementos de um boto de comando tem as seguintes representaes grficas eutilizam letras caractersticas e nmeros para referenci-los e facilitar o entendimento nocontexto do diagrama eltrico:

    2.4 Indicadores visuais:

    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. Abaixo tabela com cores das lmpadas e seusrespectivos significados.

    Cor EstadoVermelho Ligado

    Verde DesligadoAmarelo Falha

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    Fig. 2.4

    Simbologia: Os elementos de uma lmpada de sinalizao tem a seguinte representao grficae utiliza letra caracterstica e nmero para referencia-lo e facilitar o entendimento no diagramaeltrico:

    2.5-Fusvel NH :

    Funo: Efetuar a proteo contra curto-circuito, sobretudo de sistemas eltricosindustriais onde esto presentes correntes nominais elevadas e com nveis de curto-circuito deelevada intensidade. O fusvel NH tem a caracterstica construtiva de possuir alta capacidadede interrupo ( >100 kA) chegando a casos na ordem de 120 kA at 500 VCA, portanto sendomais adequado para resistir os esforos eletromecnicos da corrente de curto-circuito.

    Fig.2.5

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    Simbologia: Os elementos de um fusvel NH tem a seguinte representao grfica e utiliza letracaracterstica e nmero para referenci-la e facilitar o entendimento no contexto do diagramaeltrico:

    2.6- Fusvel Diazed:

    Funo: Efetuar a proteo dos circuitos parciais contra curto-circuito.Os fusveis diazed so elementos limitadores de corrente, para aplicao geral mas que devemser usados preferencialmente na proteo dos condutores da instalao, circuitos de iluminao,circuitos de comando e em circuitos de fora de motores de pequeno e mdio porte .Possuem tambm a caracterstica de ao retardada, para cargas com pico de corrente, ouatuao rpida no caso de curto-circuito.

    Fig.2.6

    Simbologia: Os elementos de um fusvel diazed tem a seguinte representao grfica e utilizaletra caracterstica e nmero para referenci-lo e facilitar o entendimento no contexto dodiagrama eltrico:

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    2.7 Chaves de comando

    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 a figura abaixo.

    Chave impulso Desacionado Acionado

    NA

    NF

    Chave com reteno ou trava

    um dispositivo que uma vez acionado, seu retorno situao anterior acontecesomente atravs de um novo acionamento. Construtivamente pode ter contatos normalmenteaberto (NA) ou normalmente fechado (NF).

    (NA) (NF)

    Chave seletora

    um dispositivo que possui duas ou mais posies podendo selecionar uma ou vriasfunes em um determinado processo. Este tipo de chave apresenta um ponto de contato

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    comum (C) em relao aos demais contatos. A figura abaixo apresenta dois tipos de

    chaves seletoras.

    Chave impulso: 3 posies Chave trava: 2 posies

    2.8Rel de tempo

    Funo: Efetua a temporizao de todos os processos que envolvem a operao e manobrade circuitos auxiliares de comando, proteo, regulao e outros componentes dos circuitos.

    Dispositivo de comando a distncia, cujos contatos auxiliares comandam, perante certasgrandezas eltricas (corrente e tenso), outros dispositivos atravs de circuitos auxiliares, comretardamento pr-ajustado pelo elemento temporizado. O pr ajustamento do retardo dotemporizador, efetuado atravs de dial montado na parte frontal do rel, cuja escala pode serfornecida nas seguintes faixas de ajuste, conforme o fabricante: 0,06 - 0,6 s ; 0,6 - 6 s ; 6 - 60 s; 0,6 - 6 min ; 6 - 60 min., ou 0 - 5 s ; 0 - 15 s ; 0 - 30 s ; 0 - 60 s.

    Uma das principais aplicaes do rel temporizado eletrnico, a sua utilizao noscircuitos das chaves estrela-tringulo automticas, para garantir que o fechamento do contatortringulo s ocorra quando o contator estrela j estiver aberto, e o respectivo arco voltaicoextinto.

    Os rels de tempo podem ser fornecidos com um comutador em ponto comum (15) comcontato auxiliar normalmente fechado (15-16) e outro normalmente aberto (15-18), ou com doiscomutadores em pontos comuns independentes (15) e (25), contendo um contato NF (15-16) eum contato NA (15-18), e no outro comutador os contatos NF (25-26) e NA (25-28), conformesimbologia e os esquemas de ligao apresentados a seguir:

    Fig.2.7

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    Simbologia: Os elementos de um rel temporizado tem a seguinte representao grfica eutiliza letra caracterstica e nmeros para referenci-lo e identificar os seus contatos auxiliares,de maneira a facilitar o entendimento no contexto do diagrama eltrico:

    2.9Disjuntor

    O disjuntor um dispositivo eletromecnico que, alm de executar a mesma funo dofusvel, age como dispositivo de manobra. Nessas condies, pode substituir as chaves comfusveis, protegendo e desligando circuitos.

    Seu funcionamento pode ser trmico, magntico ou uma combinao de ambos,dependendo do tipo. A ao trmica difere da do fusvel, sendo anloga de um termostato. Ocalor gerado pela passagem de uma sobrecorrente faz com que um elemento se mova e solteum mecanismo de travamento, abrindo os contatos e, por conseguinte, o circuito. A aomagntica exercida por uma bobina de ncleo mvel faz o papel do fusvel; com a passagem deuma elevada corrente, as foras magnticas agem sobre o ncleo da bobina que, movendo-se,solta o mecanismo de travamento.

    Ambas as aes, trmica e magntica, so tanto mais rpidas quanto maior a correnteque a originou.

    Neste ponto bom relembrar a diferena entre sobrecarga e curto-circuito:Sobrecarga: uma corrente eltrica acima da capacidade de conduo dos fios e cabos,diminuindo a vida til desses componentes. Uma sobrecarga pode provocar umaquecimento, danificando a isolao dos fios.Curto-circuito: uma corrente eltrica muito superior a capacidade de conduo dos

    fios e cabos. Se o disjuntor no atuar instantaneamente, coloca em risco pessoas e opatrimnio, que podero at mesmo provocar incndios.

    Os disjuntores so caracterizados pela corrente nominal, pela tenso nominal e pelacapacidade de ruptura. Podem ser definidos, de acordo com a sua aplicao, em:

    Disjuntor para manobra e proteo de motores; Disjuntor para manobra e proteo de circuitos de distribuio e de entrada industrial,comercial ou residencial.

    Aqueles utilizados para manobra e proteo de motores devem admitir a partida e amanobra de motores (dependendo do motor e da carga a ser acionada, este valor pode ser de 6 a8 vezes a corrente nominal durante o tempo de partida), assim como ter a capacidade de ligar einterromper correntes de sobrecarga e de curto-circuito

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    .Representao esquemtica de um disjuntor tri polar.

    Fig 2.8

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    2.9.1 Disjuntor-MotorO disjuntor-motor oferece a proteo adequada em aplicaes industriais onde se

    requer um equipamento compacto e de grande desempenho. Ele segue as normas tcnicas noque diz respeito a manobra e proteo de motores.

    O disjuntor-motor tem como principais caractersticas: Sensibilidade contra falta de fase e compensao de temperatura; Possibilidade de elevao da capacidade de interrupo atravs de mdulos;

    Admite montagem sobre trilho DIN de 35mm ou fixao por parafusos paratodas as faixasde ajuste.

    Fig 2.9

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    3. Smbolos Literais

    Identificao de componentes em esquemas eltricos:

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    4. Chaves de partida

    4.1 Partida direta

    A partida direta de motor de induo trifsico, a plena tenso, empregada nos casosem que a corrente de partida pode atingir valores razoavelmente reduzidos, como no caso demotores trifsicos de pequena potncia (potncia fracionada ou potncia inteira at 5cv) ou emsituaes que seja preciso empregar todo o conjugado no instante da partida, como exemplo demotores que necessitam partir com plena carga no eixo.

    Vantagens da partida direta:

    Equipamentos simples e de fcil construo e projeto;Conjugado de partida elevado;Partida rpida;Baixo custo.

    Na partida direta, a elevada corrente de partida do motor tem as seguintes desvantagens:

    Acentuada queda de tenso no sistema de alimentao da rede, que ocasionainterferncias em equipamentos instalados no sistema.

    Os sistemas de acionamento (dispositivos, cabos) devem sersuperdimensionados, elevando os custos do sistema.

    Imposio das concessionrias que limitam a queda de tenso na rede.

    Esquema de ligao da chave de partida direta

    Componentes:

    L e N: Fases.F: Fuzil.FT1: Rel de sobrecarga (trmico).S0: Boto de impulso (NF).S1: Boto de impulso (NA).K1: Contator.H1: Lmpada.

    Os nmeros indicam os contatos docomponente.

    Diagrama de Comando: Partida direta.

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    Componentes:

    L1,L2,L3: Fases.F1,2,3: Fuzis.FT1: Contato rel trmico.M: Motor trifsico.

    Diagrama de Fora: Partida direta.

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    4.2Partida direta com reverso no sentido de rotao coordenada com disjuntor.

    Destina-se a mquinas que partem em vazio ou com carga e permitindo a inverso dosentido de rotao.Partidas normais (< 10 s). Para partidas prolongadas (pesadas) deve-se ajustar asespecificaes do contator, rel de sobrecarga, condutores, etc.

    Rel de sobrecarga deve ser ajustado para a corrente de servio (nominal do motor).Este tipo de partida esta previsto na norma de proteo IEC 60.947-4, que visa a

    eliminar os riscos para as pessoas e instalaes, ou seja, desligamento seguro da corrente decurto-circuito. O conjunto estar incapaz de continuar funcionando aps o desligamento,permitindo danos ao contator e o rel de sobrecarga ou outro dispositivo.

    Esquema de ligao da chave de partida direta com reverso coordenada com disjuntor

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    4.4 Partida estrela-tringulo, coordenada com disjuntor:

    Destina-se a mquinas que partem em vazio ou com conjugado resistente baixo,praticamente constante, tais como, mquinas para usinagem de metais ( tornos, fresas,etc..).

    Partidas normais (< 15 s). Para partidas prolongadas (pesadas) deve-se ajustar asespecificaes do contator, rel de sobrecarga, condutores, etc.Motor para duas tenses, com seis terminais acessveis.

    Rel de sobrecarga deve ser ajustado para a 0,58 vezes a corrente de servio(nominal do motor).Rel de tempo deve ser ajustado para um tempo de acelerao aproximadamente 90%da rotao nominal.Freqncia de manobras de 15 manobras por hora.

    Este tipo de partida esta previsto na norma de proteo IEC 60.947-4, que visa aeliminar os riscos para as pessoas e instalaes, ou seja, desligamento seguro dacorrente de curto-circuito. O conjunto estar incapaz de continuar funcionando aps o

    desligamento, permitindo danos ao contator e o rel de sobrecarga ou outro dispositivo.

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    Esquema de ligao da chave de partida estrela-tringulo, coordenada com disjuntor

    Componentes:

    F1: Rel de desligamento distncia.S0: Boto de impulso (NF).S1: Boto de impulso (NA).K1: Contator e seu contato.K2: Contator e seu contato.K3: Contator e seu contato.K6: Rel temporizado.

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    Uso de software para simulao de quadro de comando.

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    circuitos eletropneumtico, electro e digital.

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    Tutorial FluidSIM

    Tela principal do FluidSIM.

    1 Barra de Ferramentas.2 Caixa de componentes eltricos.

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    Para comear um novo modelo clique em New.Logo pode-se adicionarcomponentes ao seu modelo clicando em cima do componente e arrastando para aregio do modelo.

    Aps serem adicionados, os componentes podem ser conectados apenas clicandona ponta do componente(pequena bolinha no final do desenho do componente)earrastando para o prximo componente ou a um fio.

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    Obs: O FluidSIM contem apenas as fases de 0V e 24V,e so usadas na

    simulao do circuito, mesmo no correspondendo as fases reais do circuito.

    Tendo o circuito pronto, para iniciar a simulao deve-se usar os botesindicados na figura abaixo.

    1 Cancela a simulao.2 Inicia a simulao.3- Pausa a simulao.4 Retrocede um passo da simulao.5- Inicia simulao passo a passo.6 Antecede um passo da simulao.

    Pode-se acionar ou desacionar botes e outros componentes clicando em cimados mesmos com a simulao iniciada.

    Mais informaes no site:http://www.art-systems.com/fluidsim/index4_e.htm