APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

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Escola SENAI Vila Canaã

APERFEIÇOAMENTOAPERFEIÇOAMENTO PARA ELETRICISTA DEPARA ELETRICISTA DE

COMANDOS ELÉTRICOSCOMANDOS ELÉTRICOS

Comandos Elétricos

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( Tiragem sujeita a alterações )

S U M Á R I OS U M Á R I O

Tensão Elétrica....................................................................................03

Corrente Elétrica..................................................................................04

Resistência elétrica..............................................................................05

Circuitos elétricos série........................................................................05

Circuitos elétricos – paralelo e misto .................................................09

Lei de OHM..........................................................................................07

Potência elétrica..................................................................................10

Energia consumida..............................................................................13

Motores elétricos.................................................................................15

Fusíveis...............................................................................................16

Relé de sobrecarga ...........................................................................17

Botão de comando...............................................................................19

Disjuntor industrial...............................................................................20

Contatores...........................................................................................21

Chave fim de curso..............................................................................24

Relé de tempo.....................................................................................25

Auto-transformador de partida.............................................................26

Chave de partida direta.......................................................................26

Chave de partida direta com reversão.................................................27

Chave de partida estrela / triângulo.....................................................28

Chave de partida compensada............................................................29

Inversor de frequência.........................................................................30

Principais defeitos em chaves de partida e suas causas....................32

Bibliografia...........................................................................................35

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Page 3: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

ELETRICIDADE BÁSICA

ELETRICIDADE - é o efeito do movimento de elétrons de um ponto

para outro, ou efeito causado pelo excesso ou falta de elétrons em um

material.

A produção de Eletricidade para melhor entendimento foi dividido

em duas partes: ELETROSTÁTICA e ELETRODINÂMICA.

Eletrostática - estuda os fenômenos que acompanham as cargas

elétricas em repouso: ex. produção pelo processo de atrito.

Eletrodinâmica - estuda as cargas elétricas em movimentos, mas só

se preocupa com o que ocorre nos caminhos em que as cargas elétricas se

locomovem (nos circuitos); ex: produção de eletricidade pelos processos

de: pressão, calor, luz, ação química e eletromagnetismo.

GRANDEZAS ELÉTRICAS

GRANDEZAS ELÉTRICAS - São as grandezas que provocam ou

são provocadas por efeitos elétricos; ou, ainda que contribuem ou

interferem nesses efeitos.

TENSÃO ELÉTRICA - para que haja movimento de elétrons

através de um condutor, é necessário que alguma força ou pressão faça com

que esses elétrons se movimentem. Esta pressão (pressão ou força) é

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denominada diferença de potencial (d.d.p.), força eletromotriz (f.e.m.) ou

simplesmente tensão elétrica.

A tensão elétrica é a grandeza representada pelas letras " E ", " U "

ou " V ", e a unidade e o volts, simbolizada pela letra " V ". E o

instrumento utilizado para medir a tensão elétrica é o VOLTÍMETRO que é

ligado em paralelo com a carga.

A tensão elétrica é uma grandeza que depende da fonte geradora; portanto

podemos ter fonte de Corrente Contínua " CC ", ( baterias e pilhas ) ou

fontes de Corrente Alternada " CA ", ( usinas hidroelétricas ). Uma vez

que a distribuição de energia elétrica é feita em corrente alternada.

As tensões de distribuição da concessionária de energia elétrica em alta

tensão " AT " é de 13,8 KV e em baixa tensão " BT " são: tensão de linha =

380 V e tensão de fase = 220 V, isto no estado de Goiás. Sendo, tensão de

linha a tensão que alimenta os consumidores trifásicos e a tensão de fase a

tensão que alimenta os consumidores monofásicos. Quanto a frequência

da rede elétrica é de 60 Hertz (Hz).

CORRENTE ELÉTRICA - é o movimento ordenado dos elétrons livres

em um material condutor ( ex. fios de cobre ); para representar a corrente

elétrica utiliza-se a letra " I " e a unidade é o ampere cujo símbolo é a letra

" A ". A corrente elétrica é uma grandeza que depende da potência

elétrica e da tensão elétrica do consumidor. (ex. um chuveiro de 4400 W e

220 V, requer da rede elétrica uma corrente elétrica de 20 A para seu

funcionamento ). O instrumento utilizado para medir a corrente elétrica

é o Amperímetro.

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RESISTÊNCIA ELÉTRICA - é a dificuldade que os materiais oferecem

a passagem da corrente elétrica. É uma grandeza que depende do

consumidor, é representada pela letra "R" e a grandeza é Ohms

representada pela letra grega ÔMEGA, ( ). Porém todo material tem

resistência e tem condutância elétrica; sendo que a resistência é

inversamente proporcional a condutância. Portanto não temos nem

condutor e nem isolante perfeitos.

O instrumento utilizado para medir a resistência elétrica é o Ohmímetro.

CIRCUITO ELÉTRICO - é o caminho fechado por onde circula a

corrente elétrica. E eles poderão ser: série, paralelo ou misto.

Para que haja circuito elétrico são necessários três elementos fundamentais:

fonte geradora, condutor e consumidor; sendo que sem um deles não há

circuito elétrico. Existe ainda um quarto elemento que apesar de não ser

fundamental ele esta presente em todos os circuitos elétricos, que é o

dispositivo de manobras, pois, sem o qual não temos controle do circuito

elétrico. (imagine você com uma lâmpada instalada sem interruptor, como

você iria conseguir apaga-la).

Circuitos Elétricos em Série - é o circuito elétrico que oferecem um

único caminho para circulação da corrente elétrica; no circuito elétrico em

série, funciona todos os consumidores ou não funciona nem um. Em

relação ao comportamento da corrente elétrica e da tensão elétrica no

circuito em série podemos dizer que a corrente elétrica é a mesma em

qualquer ponto do circuito elétrico; enquanto a tensão elétrica é diferente

em cada consumidor instalado no circuito elétrico. ( estes circuitos são

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encontrados com maior frequência nos equipamentos eletrônicos ).

Podemos ainda dizer que a soma das tensões elétricas a qual estão

submetidos os consumidores no circuito elétrico em série é igual a tensão

elétrica da fonte.

Ex. Et = E1 + E2 + E3 + ... + En

Circuitos Elétricos em Paralelo - São os circuitos elétricos que

caracterizam por oferecerem vários caminhos para corrente elétrica. Nos

circuitos elétricos em paralelo um consumidor não depende do

funcionamento do outro. Podemos dizer que nos circuitos elétricos em

paralelo, todos os consumidores estão ligados aos terminais da fonte ou

seja a tensão elétrica é a mesma em todos os consumidores. E a corrente

elétrica depende da potência elétrica de cada consumidor; portanto as

correntes elétricas são diferentes. ( os equipamentos elétricos das

nossas residências, no caso em Goiás devem ser de 220V ). Podemos ainda

dizer que a soma das correntes elétricas dos consumidores no circuito

elétrico em paralelo é igual a corrente elétrica requerida da fonte. Ex. It =

I1 + I2 + I3 + ... + In

Circuitos Elétricos Mistos - como o próprio nome diz, circuito

elétrico misto é aquele que apresenta aparelhos consumidores elétricos

ligados em série e em paralelo. Neste caso cada consumidor elétrico deverá

ser analisado individualmente, verificando a posição do mesmo no circuito

elétrico, se esta em série ou em paralelo.

GEORG SIMEON OHM ( 1789 - 1854 ) - foi um cientista alemão

que viveu no século XVIII, e descobriu a relação entre Tensão elétrica,

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Corrente elétrica e a Resistência elétrica. Até foi criada uma expressão

matemática denominada LEI de OHM.

EI = ------ ( A ) R

Onde:

I = corrente elétrica em Amperes ( A )

E = tensão elétrica em Volts ( V )

R = resistência elétrica ( )

Da expressão acima pode-se concluir que a Resistência elétrica é

inversamente proporcional a Corrente elétrica.

Ex.: 1) Qual a corrente que uma lâmpada de resistência elétrica de

484 , ligado a uma rede de 220 V ?

E 220 I = ------ = ------- = 0,45 A R 484

2) Qual é a resistência elétrica de um chuveiro de corrente elétrica 20

A, ligado a uma tensão de 220 V ?

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Page 8: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

E 220R = ---- = ------ = 11 I 20

3) Qual a tensão elétrica pode ser submetida uma lâmpada de

resistência elétrica de 484 , que requer da rede de energia elétrica a

corrente elétrica de 0,45 A ?

E = R x I

E = 484 x 0,45

E = 220 V

OBS.: Queda tensão é um dos problema que pertuba o funcionamento dos

equipamentos elétricos. As maiores causa de queda de tensão são:

condutores mal dimensionados e conexões mal feitas ( emendas ). Segundo

a NBR - 5410 (Norma Brasileira que regulamenta as ligações em Baixa

Tensão). Determina que a queda de tensão elétrica máxima admissível em

baixa tensão seja de 4 %. Os condutores deverão ser dimensionados pela

queda de tensão e pela capacidade de condução:

A ) - pela queda de tensão é dimensionado pela seguinte fórmula:

x L S = ------------- ( mm² ) R

Onde.:

S = seção do condutor ( mm² )

= resistividade específica ( ) do cobre 0,017

L = comprimento do condutor ( m )

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R = resistência ( )

b) pela capacidade de condução ( tabela do fabricante )

Seção Capacidade de Condução

1,0 mm² 10 A

1,5 mm² 15 A

2,5 mm² 20 A

4,0 mm² 28 A

6,0 mm² 36 A

10,0 mm² 50 A

16,0 mm² 69 A

25,0 mm² 89 A

35,0 mm² 111 A

50,0 mm² 134 A

70,0 mm² 171 A

95,0 mm² 207 A

OBS.: após o cálculo, pela queda de tensão deve pegar a tabela do

fabricante de condutores, e verificar pele capacidade de condução; e adotar

o de maior bitola. Ex.: pela queda de tensão deu condutor de 3,25 mm²,

porém a corrente elétrica é de 32 A; não podemos adotar o de 4,0 mm², e

sim o de 6,0 mm². Porque o de 4,0 mm² tem capacidade de condução de 28

A, e a corrente elétrica do circuito é 32 A .

POTÊNCIA ELÉTRICA

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Potência Elétrica - é a capacidade de realização de trabalho elétrico

em um espaço de tempo; potência elétrica é uma grandeza e a unidade é

watts ( W ). Potência elétrica é tensão elétrica x Corrente elétrica.

P = E x I ( W )

Onde.:

P = potência ( W )

E = tensão ( V )

I = corrente ( A )

Ex.: Qual a potência de um chuveiro de tensão 220 V e 20 A ?

P = E x I

P = 220 x 20

P = 4400 W

Porém esta fórmula só serve para calcular potência elétrica em

corrente elétrica Contínua ( CC ) e em Corrente Alternada ( CA ) só em

circuitos resistivos puro. Uma vez que em Corrente Alternada é necessário

verificar o tipo de consumidor, pois em circuitos onde existem motores e

capacitores existem o defasamento angular entre tensão elétrica e corrente

elétrica; ou seja deve ser considerado o fator de potência . Nestes circuitos

existem três tipos de potência que são: Pa = potência aparente ( potência

requerida da rede elétrica ); e é calculada pela fórmula Pa = E x I ( VA );

Pe = potência efetiva (potência que esta sendo transformada em trabalho); e

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é calculada pela fórmula Pe = E x I x cos ( W ). Pr = potência reativa (

essa potência não realiza trabalho util ); calculada pela fórmula Pr = E x

I x sen ( Var). O ângulo “ “ é o ângulo que indica a defasagem entre

tensão e corrente nos circuitos indutivos e capacitivos. O fator de potência

é a relação entre a potência efetiva e potência aparente.

PeFp = -------

PaOnde.:

Fp = fator de potência ( cos )

Pa = potência aparente ( VA )

Pe = potência efetiva. ( W )

Como já foi mencionado existem circuitos elétricos de Corrente

Contínua " CC " e de Corrente Alternada " CA ".

Potência em circuitos elétricos de Corrente Contínua " CC ".

P = E x I ( W )

Potência em circuitos elétricos Resistivos Puro em Corrente Alternada

" CA ".

P = E x I ( W )

Potência em circuitos elétricos Indutivos e Capacitivos em Corrente

Alternada "CA".

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Page 12: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

Pa = E x I ( VA )

Pe = E x I x cos ( W )

Pr = E x I x sen ( Var )

Ex.: calcule as Potências aparente, efetiva e reativa de um motor

trifásico com os seguintes dados: E = 380 V, I = 22,5 A, cos = 0,85.

( refere-se ao ângulo de 31° 40' )

Pa=1,732 x E x I Pe = 1,732 x E x I x cos

Pa=1,732 x 380 x 22,5 Pe = 1,732 x 380 x 22,5 x 0,85

Pa = 14808,6 VA Pe = 12587,3 W

Pr = 1,732 x E x I x sen

Pr = 1,732 x 380 x 22,5 x 0,53

Pr = 7848,5 Var

OBS.: a potência aparente Pa (potência requerida da rede), resume

em potência efetiva Pe (potência util) e potência reativa Pr (potência

perdida). Só que potência aparente não é igual a potência efetiva mais

potência reativa, pois existe uma razão trigonométrica entre elas. Para tanto

foi utilizado teorema de Pitágoras para melhor entendimento da relação

entre as potências. Onde: Pa² = Pe² + Pr².

ENERGIA ELÉTRICA CONSUMIDA " T " ( KWh )

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Page 13: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

É a energia gasta para realização de trabalho, é o que determina o

faturamento da conta de energia durante um período de 30 dias. É

calculada pela fórmula:

E x IT = P x t (kwh) ou T = ---------- x t ( kwh ) 1000

T = energia consumida (kwh)

P = potência (kw)

t = tempo (h)

E = tensão (V)

I = corrente (A)

Ex.: 1) Qual a energia consumida por uma lâmpada de 100 W que

funciona 12 horas por dia, durante 30 dias ?

P x tT = -------- t = 12 horas x 30 dias 1000 t = 360 horas

100 x 360T = ------------- 1000

T = 36 kwh

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2) Qual a energia consumida por uma lâmpada que consome I = 0,45 A,

E = 220 V e funciona 12 horas durante 30 dias ?

E x IT = -------- x t ( kwh ) t = 12 horas x 30 dias 1000 t = 360 horas

220 x 0,45T = -------------- x 360 1000

T = 36 kwh

MOTORES ELÉTRICOS INDUSTRIAIS

Motor elétrico é a máquina destinada a transformar energia

elétrica em energia mecânica, é o mais usado de todos os tipos de

motores, pois combina as vantagens da utilização de energia

elétrica, baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e

simplicidade de comando. Com construção simples, custo reduzido,

grande versatilidade de adaptação as cargas, dos mais diversos

tipos e melhores rendimentos.

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Page 15: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

Os motores elétricos podem ser:

* Motores de corrente contínua - funciona com

velocidade ajustável entre amplos limites se prestam a

controles de flexibilidade e precisão; porém requer um

dispositivo que converta CA em CC.

* Motores de corrente alternadas - são os mais

utilizados, porque a distribuição de energia elétrica é

feita normalmente em corrente alternada.

Os principais tipos de motores de Corrente Alternada são:

* Motor síncrono - funciona com velocidade fixa,

utilizados somente para grandes potências ou quando

necessita de velocidade invariável.

* Motor de indução - funciona normalmente com

velocidade constante, que varia ligeiramente com a

carga mecânica aplicada ao eixo.

Devido a sua grande simplicidade, robustez e baixo

custo, é o motor mais utilizado de todos, sendo adequado para

quase todos os tipos de máquinas acionadas encontradas na

prática; e podem ser de rotor de gaiola ou rotor de anéis.

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Page 16: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

FUSÍVEIS

São dispositivos de proteção, contra sobrecorrente que

quando usado em circuitos alimentadores de motores, protegem

principalmente contra correntes de curto-circuito e contra

sobrecarga de longa duração.

OPERAÇÃO

Sua operação consiste na fusão do elemento fusível. O

elemento fusível e o ponto fraco do circuito, que é um condutor de

pequena seção transversal que sofre devido a sua alta resistência,

e com isso aquece mais que os outros condutores do circuito com a

passagem da corrente.

Os fusíveis podem ser do tipo “ D “ ( de 2 A à 63 A ), a

maioria das instalações com proteção entre 2 A – 63 A usam fusível

tipo “ D “, pois os mesmos além de serem mais baratos, oferecem

mais segurança para os mantenedores; os fusíveis tipo “ D “ tem

capacidade de condução impressa no cartucho e capacidade de

interrupção de 70 KA.

Os fusíveis tipo “ NH “ ( de 6 A à 1000 A ), são elementos de

proteção que também tem capacidade de condução impressa no

corpo do fusível e capacidade de interrupção de 100 KA, porém o

manuseio desta proteção requer uma maior preparação profissional

do mantenedor, bem como utilização de ferramentas adequadas,

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Page 17: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

pois os dois contatos do fusível devem ser puxados da base ao

mesmo tempo e bruscamente para evitar o arco voltáico.

Os fusíveis devem serem dimensionados para proteção

dos circuitos contra corrente de curto-circuito, considerando o valor

da corrente e duração deste surto. Uma vez que estabelecendo o

curto a corrente tende-se ao infinito, ou seja a valores

excessivamente elevados.

RELÉ DE SOBRECARGA, TÉRMICO OU BIMETÁLICO

É o dispositivo de proteção do circuito elétrico que protege

contra sobrecarga de corrente.

Cada fase do relé é montada por duas lâminas de metais

de coeficiente de dilatação diferentes ligadas entre si.

O princípio de funcionamento do relé está fundamentado

nas diferentes dilatações que apresentam os metais, quando

submetidos a uma variação de temperatura.

O relé permite que o ponto de curvatura das lâminas possa

ser ajustado com o auxílio de um dial, possibilitando com isso, o

ajuste do valor da corrente que provocará a atuação do relé.

Por ser um dispositivo de proteção, o relé de sobrecarga

deve der dimensionado ajustado para corrente nominal da carga

que ele irá proteger; sendo que as principais causas de sobrecarga

de corrente são:

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Page 18: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

1. QUEDA SE TENSÃO – verificada com auxilio do

voltímetro.

2. EXCESSO DE CARGA NO EIXO DO MOTOR – esta

causa poderá ser verificada visualmente.

3. PROBLEMA MECÂNICO NO MOTOR OU NA

MAQUINA QUE ELE ESTÁ ACIONANDO – para

verificar esta causa ( se o motor não estiver travado ), é

necessário ligar o motor e acompanhar o seu

funcionamento; e é só neste caso que devemos ajustar

o relé, usando o fator de serviço do motor ( dado

construtivo do motor, impresso na placa de

identificação ), que é uma reserva de carga que o

motor é capaz de suportar; mas só devemos usa-la

para a causa do desarme do relé de sobrecarga.

O relé de sobrecarga vem calibrado de fabrica e é isto que garante

o seu funcionamento dentro da área de operação determinada pelo

fabricante de acordo com dial de ajuste do mesmo. Só deve

rearmar o relé após INVESTIGAR-IDENTIFICAR-ELIMINAR a

causa do desarme, isto deve ser feito para garantir o seu

funcionamento; a não observância desta sugestão fará com que o

relé perda a sua calibragem, passando com isto não atuar na faixa

estabelecida pelo fabricante do mesmo.

BOTÕES DE COMANDO

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Page 19: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

São dispositivos destinados a comandar, no local ou a

distância e de forma indireta, os equipamentos de manobras e / ou

de operação através de um acionamento de curta duração

A função desse dispositivo é comandar e automatizar

circuitos indutivos e resistivos. Através do acionamento dos botões

de comando elétrico, torna-se possível a interrupção momentânea e

ligação normal dos circuitos, bem como as interrupções de

emergência e operações de segurança nos circuitos.

Botões de comando podem ser:

Botões de comandos por impulso - são aqueles nos

quais o acionamento é obtido através da pressão do dedo do

operador no cabeçote de comando.

Os botões de comandos por impulso podem ser:

* Por impulso livre: quando o operador cessar a força

externa o botão de comando retorna a posição de

repouso.

* Por impulso por retenção: quando pressionado, se

mantém na posição em que foi acionado, até um novo

acionamento.

Os botões de comando são compostos de:

* Cabeçote: é o elemento destinado ao acionamento do

botão de comando elétrico.

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Page 20: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

* Bloco de contatos: são elementos responsáveis pela

continuidade da passagem da corrente elétrica no

circuito e contém um contato normalmente aberto NA -

fechador e um contato NF - abridor.

DISJUNTOR INDUSTRIAL

É um dispositivo elétrico de manobra, com capacidade de

ligação e interrupção de circuitos em condições normais, e ainda

capacidade de interrupção automática dos mesmos em condições

anormais como: curto - circuito, sobrecarga e subtensão.

A função principal do disjuntor é conduzir com segurança a

corrente do motor, bem como interromper automaticamente o

circuito nos casos de curto - circuito, sobrecarga e subtensão.

O disjuntor industrial é composto de:

* Contatos principais - é por onde circula a corrente que

alimenta o motor.

* Relé de sobrecarga - composto por elementos

bimetálicos, que ao ser atravessado por uma corrente

excessiva é aquecido, provocando o disparo que solta o

engate e abre os contatos principais do disjuntos.

* Relé eletromagnético de curto - circuito - sua finalidade

é desarmar o disjuntor no caso de curto - circuito.

Quando uma corrente de curto - circuito circula pela

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Page 21: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

bobina, o induzido é atraído e solta o engate que abre o

circuito principal do disjuntor.

* Relé de subtensão - protege o circuito de uma

subtensão, é um dispositivo que desarma

automaticamente o disjuntos quando há uma queda de

tensão.

CONTATORES

É a chave de operação eletromagnética, que tem uma

única posição de repouso, e é capaz de estabelecer, conduzir e

interromper corrente em condições normais do circuito, inclusive

sobrecarga no funcionamento.

FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO

Ao ser energizada a bobina cria-se um campo magnético

no núcleo fixo que atrai o núcleo móvel fazendo com que os

contatos móveis encontrarem os fixos mudando o seu estado.

DIMENSIONAMENTODIMENSIONAMENTOOs contatores devem ser dimensionados para a corrente

nominal que circula no trecho do circuito onde estiverem inseridos,

respeitando a sua categoria de emprego.

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Page 22: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

Categoria de emprego: é o que determina as condições

para a ligação e interrupção da corrente e da tensão nominal de

serviço correspondente, para a utilização normal do contator nos

mais diversos tipos de aplicação, para CA e CC , sendo: AC1, AC2,

AC3 e AC4.

* AC1 - manobras leves - aquecedores

* AC2 - comandos de motores com rotor bobinado.

* AC3 - serviço normal de manobras de motores com

rotor de gaiola.

* AC4 - manobras pesadas, acionar motores com carga

plena, reversão a plena carga, e parada por contra

corrente (pontes rolantes e tornos).

A função dos contatos auxiliares dos contatores é compor os

circuitos de comando ou controle e o circuito de sinalização; sendo

que os contatos auxiliares podem assumir três funções nos

circuitos: sustentamento ou selo, seguimento e intertravamento.

Os contatos auxiliares dos contatores são identificados com os seguintes números: (13 – 14), (21 – 22 ), ( 31 – 32 ) e ( 43 – 44 ); sendo que o primeiro algarismo ( 1, 2, 3, e 4 ) indica a posição do contato auxiliar no contator ( referencia – visto de frente da esquerda para a direita ). E o segundo algarismo indica o estado do contato sendo:

- 1 – 2 = para contatos normalmente fechados “ NF “

- 3 – 4 = para contatos normalmente abertos “ NA “

A especificação do contator também é um detalhe que deve ser considerado. Ex. 3TF47 – 17 0 A – 22 onde:

- 3TF – série de fabricação ( siemens );

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Page 23: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

- 47 – capacidade de condução do circuito principal ( ver

catálogo do fabricante );

- 17 OA ou 12 AO – indica quantidade de contatos

auxiliares ( 17 AO – 04 e 12 AO – 02 );

- 22 – indica o estado dos contatos auxiliares; o primeiro

algarismo refere ao numero de contatos “ NA “ e o

segundo ao numero de contatos “ NF “.

Sendo o contator o equipamento que caracteriza a chave

magnética.

Os contatores podem ser:

Contator Principal – este contator tem circuito principal

( que é por onde circula a corrente que a carga requer ), e circuito

auxiliar ( como já foi dito serve para compor os circuitos de

comando ou controle e de sinalização );

Contator Auxiliar – só é inserido nos circuitos de comando

ou controle e de sinalização. Por este contator não pode circular a

corrente para alimentar a carga, pois, o mesmo não tem câmara de

extinção de arco voltáico.

CHAVE FIM DE CURSO

São dispositivos de acionamento retilíneo ou angular, com

retorno automático ou pôr acionamento, destinados a situação de

comando, sinalização e segurança, em circuitos auxiliares de

processos automáticos, controlando movimento de máquinas e / ou

equipamentos.

As chaves fim de curso são compostas de duas partes, o

corpo e o cabeçote.

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Page 24: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

- Corpo - é o componente onde está fixado o cabeçote e

no qual estão alojados os contatos e os bornes.

Os contatos são geralmente de prata dura e podem ser

montados em três sistemas:

* Contatos simples por impulso - são os mais utilizados

e dependem da natureza do trabalho em que serão

aplicados. Ao serem acionados, os contatos por impulso

se fecham ou se abrem de acordo com a velocidade

imprimida nos componentes de ataque. Eles possuem

um estágio intermediário (ambos os contatos NA e NF

abertos).

* Contatos instantâneos - caracterize-se pela mudança

de posição dos contatos instantaneamente

independendo da velocidade imprimida nos

componentes de ataque.

* Contatos prolongados - são tidos como especiais e

usados em situações bem específicas, porque quando

acionados o contato NA fecha antes do NF abrir.

- Cabeçote - é a parte de comando elétrico que aloja os

mecanismos de acionamento, e podem ser: retilíneo ou angular.

RELÉ DE TEMPO

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Page 25: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

O relé de tempo para comando elétrico é um dispositivo

elétrico que possui um ajuste de tempo para operar com

retardamento no acionamento ou no desligamento de circuitos de

comandos, e podem ser: Pneumático, Eletromecânico ou

Eletrônico.

Pneumático - funciona através de uma câmara e uma

válvula pneumática.

Eletromecânico - funciona através de um motor, redutores

e engrenagens.

Eletrônico - funciona através de um circuito básico " RC "

acionado de uma bobina eletromagnética.

AUTO - TRANSFORMADOR DE PARTIDA

É o componente que caracteriza a chave de partida

compensada. Possui a função de reduzir a tensão que recairá sobre

o motor trifásico de rotor de gaiola, durante o período de partida.

Mesmo diminuindo a tensão, mantém um conjugado

suficiente para a partida e a aceleração do motor.

O auto - transformador de partida se difere dos outros

transformadores na parte construtiva, no entanto, no

funcionamento é semelhante. Ele possui apenas um enrolamento

que serve como primário e secundário ao mesmo tempo e existe

neste enrolamento derivações de 80% e 65% de onde é retirado

alimentação para o motor no momento da partida.

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Page 26: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

CHAVE DE PARTIDA DIRETA

É um dispositivo que dá condições ao motor de partir com

a tenção nominal de serviço. Consiste num sistema simples e

seguro, recomendado para motores de gaiola.

Há no entanto algumas limitações quanto às suas

aplicações. São elas:

* Ocasiona alta queda de tensão da rede devido a

corrente de partida (IP) no caso dos grandes motores,

este é um dado construtivo do motor que vem impresso

na placa de identificação do motor; e situa entre seis a

nove vezes a corrente nominal do motor; que deve ser

limitada por imposição das concessionárias de energia

elétrica.

* Interferência em equipamentos instalados no sistema

devido a elevada queda de tensão.

* Sistema de proteção superdimensionados, ocasionando

alto custo, no caso de corrente de partida muito alta.

OBS.: Sempre que possível o motor deve partir com chave de

partida direta, pois é a única chave de partida que alimenta os

terminais do motor desde o momento de partida com a tensão

nominal ou seja com a tensão da rede.

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Page 27: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

CHAVE DE PARTIDA DIRETA COM REVERSÃO

Este dispositivo é aplicado quando o equipamento requer a

um dado momento a inversão de sentido de rotação em plena

marcha e é feita através da troca de duas fases.

O sistema é dotado de dois contatores, sendo que no

primeiros são conectados os cabos com a seqüência normal, e no

segundo, dois cabos são trocados de posição.

Na chave reversora se faz necessário o intertravamento

entre os dois contatores, para evitar curto - circuito entre as fases.

CHAVE DE PARTIDA ESTRELA / TRIÂNGULO

É o mais simples dos sistemas de partida com tensão

reduzida, no qual o motor parte com seus enrolamentos conectados

em estrela, para posteriormente serem conectados em triângulo,

sendo que as manobras de partida e de troca de ligação, são

executadas através da ação de três contatores e um relé de tempo.

A chave de partida estrela/triângulo reduz o pico de corrente no

momento da partida a 1/3 em relação a partida direta.

Para que possa utilizar a chave de partida estrela /

triângulo é necessário alguns dados do motor e condições de

funcionamento, que são:

motor parte sem carga, ou seja, vazio.

motor seja de dupla tensão:

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Page 28: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

(220 / 380, 380 / 660 ou 440 / 760 v) e que a tensão

triângulo seja igual a tensão de alimentação.

Que o motor tenha no mínimo seis terminais acessíveis.

CHAVE DE PARTIDA COMPENSADA

É a chave de partida de tensão reduzida, que não há

restrições quanto a sua utilização, pois a redução da tensão no

momento da partida é feito por um auto transformados de partida.

Que é dimensionado para potência do motor, tensão nominal de

alimentação, numero de partidas por hora ( máximo dez partidas ) e

duração da partida ( máximo vinte segundos ).

A redução da tensão nas bobinas do motor só ocorre no

momento de partida e depende do TAP em que estiver ligado no

auto - transformador.

Exemplo:

- TAP 65% - reduz a corrente para 42% em relação a

corrente se o motor estivesse partindo direto.

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Page 29: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

- TAP 80% - reduz para 64% do valor da corrente em

relação se o motor estivesse partindo direto.

INVERSORES DE FRENQUÊNCIA

A utilização dos inversores de freqüência na alimentação de

motores trifásicos de rotor de gaiola, está proporcionando grandes

inovações no setor de acionamento em geral, com os elevados

recursos e possibilidades oferecidas por este tipo de acionamento,

com velocidade variável, em comparação com os acionamentos de

velocidade fixa, consegue-se obter maior otimização em processos

industriais e consequentemente, produções mais elevadas com

qualidade igual ou superior.

Os motores com rotor de gaiola, alimentados por inversor

de freqüência tem alcançado uma importância especial devido aos

seguintes fatores:

- Possibilidade de efetuar grande faixa de variação de

velocidade.

- Ajuste na velocidade de variação.

- Controle da rampa de aceleração / desaceleração do

sistema.

- Isenção de desgaste, devido a utilização de um sistema

eletrônico.

- Utilização de motor de gaiola (que proporciona

manutenção reduzida e baixo custo).

- Possibilidade de acionamento através de sistemas

microprocessados.

Comandos Elétricos 29

Page 30: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

O inversor de freqüência acionando motores de rotor de

gaiola trazem grande vantagem de possuir um rendimento na

ordem de 95% a 98% em toda faixa de variação e com manutenção

praticamente desprezível.

A velocidade sincroma de rotação de um motor trifásico de

indução, depende da freqüência de alimentação e do número de

polos do mesmo, conforme expressão abaixo:

Ns = 120.f

P

Onde: Ns = Rotação Sincroma

f = Freqüência de Alimentação

P = Número de polos

A expressão mostra que para mudarmos a rotação do

motor devemos alterar a freqüência de alimentação e/ou o número

de polos do motor. Mudar o número de polos só pode ser efetuada

através da modificação do bobinado (é pouco utilizado porque

possui o limite físico dado pelo volume do motor).

Por outro lado, a alteração da freqüência pode ser

efetuado em uma faixa bem ampla.

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Page 31: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

Para que o motor mantenha as características ideais de

desempenho, a alteração da sua freqüência de alimentação deve

ser efetuada, obedecendo-se alguns conceitos relacionados ao seu

princípio de funcionamento, sendo que o conjugado nominal

fornecido no eixo do motor é diretamente proporcional ao fluxo

magnético produzido no entreferro e a corrente que circula no rotor.

A corrente é considerada nominal e constante enquanto o

fluxo magnético é proporcional a relação entre tensão e freqüência.

Desta forma, verifica-se que para o valor do fluxo

permanecer constante, deve-se variar a freqüência (f) e a tensão (u)

na mesma proporção. Obtendo assim a relação Volts / Hertz

constante que ocasiona um fluxo magnético constante e um

conjugado constante; e se a tensão for mantida e aumentarmos

apenas a freqüência há uma diminuição do fluxo (enfraquecimento

do Campo), que ocasiona redução proporcional do conjugado

nominal, e se a tensão é mantida constante e reduzirmos apenas a

freqüência, há um aumento do fluxo e, consequentemente, uma

elevação excessiva do fluxo que pode provocar a saturação do

núcleo e consequentemente a queima do motor.

Principais defeitos e suas causas em chaves de partida

1. Contator não liga

Fusível de comando queimado;

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Page 32: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

Relé térmico desarmado;

Comando interrompido;

Bobina queimada: - Por sobretensão;

- Ligada em tensão errada;

- Queda de tensão (principalmente em CC );

- Corpo estranho no entreferro.

2. Contator não desliga

o Linhas de comando longas ( efeito de colamento capacitivo )

o Contatos soldados:

– corrente de ligação elevada (por exemplo, comutação de transformadores a vazio);

- ligação em curto circuito;

- comutação estrela/triângulo defeituosa.

3. Contator desliga involuntariamente

o Queda de tensão fortes por oscilação da rede ou devido a operação de religadores.

4. Faiscamento excessivo

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Page 33: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

o Instabilidade da tensão de comando;

o Regulação pobre da fonte;

o Linhas extensas e de pequena seção;

o Corrente de partida muito altas;

o Subdimensionamento do transformador de comando com diversos contatores operando simultaneamente.

5. Fornecimento irregular de comando

o Botoeiras com defeito;

o Fins de curso com defeito.

6. Contator zumbe ( ruído )

o Corpo estranho no entreferro;

o Anel de curto circuito quebrado;

o Bobina com tensão ou freqüência errada;

o Superfície dos núcleos móvel e fixo sujas ou oxidadas, especialmente após longas paradas;

o Oscilação de tensão ou freqüência no circuito de comando;

o Quedas de tensão durante a partida de motores.

7. Relé atuou

o Relé inadequado ou mal regulado;

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Page 34: APOSTILA COMANDOS ELÉTRICOS

o Tempo de partida muito longo;

o Freqüência de ligações muito alta;

o Sobrecarga no eixo do motor;

o Falta de fase;

o Rotor do motor bloqueado/travado.

8. Bimetais azulados, recozidos ou resistência de

aquecimento queimada

o Sobrecarga muito elevada;

o Fusível superdimensionados;

o Queda de uma fase (motor zumbe);

o Elevado torque resistente (motor bloqueia);

o Curto circuito.

Bibliografia.:

Material didático do SENAI

Manual de motores elétricos WEG

Manual de chaves de partida WEG

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