Diagramas de Comando - Parte 01

___________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Espírito Santo 34

3 – DIAGRAMAS DE COMANDO

3.1 – INTRODUÇÃO

Os diagramas elétricos têm por finalidade representar claramente os circuitos elétricos sobvários aspectos, de acordo com os objetivos :

- funcionamento sequencial dos circuitos;

- representação dos elementos, suas funções e as interligações conforme as normasestabelecidas;

- permitir uma visão analítica das partes do conjunto;

- permitir a rápida localização física dos elementos.

3.1.1 – Tipos de diagrama

Diagrama tradicional ou multifilar completo

É o que representa o circuito elétrico da forma como é realizado. É de difícil interpretação eelaboração, quando se trata de circuitos mais complexos ( figura 3.1).

Figura 3.1


Para a interpretação dos circuitos elétricos , três aspectos básicos são importantes, ou seja:

- os caminhos da corrente, ou os circuitos que se estabelecem desde o início até o fimdo processo de funcionamento;

- a função de cada elemento no conjunto, sua dependência e interdependência emrelação a outros elementos;

- a localização física dos elementos.

Em razão das dificuldades apresentadas pelo diagrama tradicional, esses três aspectosimportantes foram separados em duas partes, representadas pelo diagrama funcional e pelodiagrama de execução ou de disposição.Na primeira parte, os caminhos da corrente, os elementos, suas funções, interdependência esequência funcional são representados de forma bastante prática e de fácil compreensão(diagrama funcional) figuras 3.2 e 3.3.

Figura 3.2 Figura 3.3


Na Segunda parte temos a representação, a identificação e a localização física dos elementos(diagrama de execução ou de disposição ) figura 3.4.

Figura 3.4

Assim, o funcional se preocupa com os circuitos, elementos e funções; o de disposição, com adisposição física desses elementos.Combinando-se esses dois tipos, os objetivos propostos são alcançados de maneira prática eracional. O diagrama de execução pode apresentar também o circuito de força.

3.1.2 – Identificação dos componentes no diagrama funcional

Os componentes no diagrama são representados conforme a simbologia adotada eidentificados por letras e números ou símbolos gráficos.

Identificação por letras e números:


Identificação por símbolos gráficos:

Dessa forma, os retângulos ou círculos simbolizam os componentes, e as letras C1, C2, C3 ouL, Y e ∆ indicam, respectivamente, um determinado contator que está localizado no circuitode potência. A letra L e os símbolos Y e ∆ indicam sua função que pode ser : L corresponde àlinha, Y corresponde à ligação estrela, ∆ corresponde à ligação triângulo.Da mesma forma, as indicações C1, C2, e C3, etc, correspondem a contatores cujas funçõesserão conhecidas pelo diagrama de potência ( figuras 3.5 à 3.7).


3.1.3 – Identificação Literal de Elementos

EXEMPLOSNORMAS VDE


3.2 – INTERTRAVAMENTO DE CONTATORES

É um sistema elétrico ou mecânico destinado a evitar que dois ou mais contatores se fecham,acidentalmente, ao mesmo tempo provocando curto-circuito ou mudança de sequência defuncionamento de um determinado circuito.

Figura 3.8

3.2.1 – Intertravamento Elétrico

a) Por contatos auxiliares do contator :

Neste processo é inserido um contator auxiliar tipo “NF” (normalmente fechado) de umcontator do circuito de comando, que alimenta a bobina de outro controlador. Deste modo,faz-se com que o funcionamento de um dependa do outro ( figura 3.8).


b) Por botões conjugados :

Neste processo, os botões são inseridos no circuito de comando de forma que, ao ser acionadopara comandar um contator, haja a interrupção do outro ( botão b1, fechador(contatonormalmente aberto - NA) de C1, conjugado com b1, abridor(NF) de C2 , e b2, fechador de C2,conjugado com b2, abridor de C1).

OBS.:

Quando possível, devem-se usar os dois processos ( a e b) de intertravamento.

3.2.2 – Intertravamento Mecânico por balancim

Neste processo é colocado nos contatores um dispositivo mecânico, composto por um apoio euma régua ( balancim) . Esse balancim faz intertravamento dos contatores. Quando umcontator é acionado, atua sobre um extremo de régua, fazendo com que a outra extremidadeimpeça o acionamento do outro contator. Este processo é muito usado, quando a corrente ébastante elevada e há possibilidade de soldagem dos contatos.

Figura 3.9


3.3 - SISTEMA DE PARTIDA DE MOTORES TRIFÁSICOS

As partidas de motores trifásicos podem ser diretas, estrela-triângulo, com compensadores ouainda por resistências rotóricas (Motor Rotor Bobinado).A instalação desses sistemas obedece critérios técnicos e legais, de acordo com as normas daABNT para instalações de baixa tensão.

Potência do motorConforme a região do país, cada fornecedor de energia elétrica permitirá a partida direta demotores de determinada potência. Quando for necessário um dispositivo de partida comtensão reduzida ou corrente reduzida, o sistema será determinado pela carga, conforme aspossibilidades ou características.Considerando-se as possibilidades, o motor pode partir a vazio até a plena rotação, e sua cargadeve ser incrementada paulatinamente, até o limite nominal.

Tipo de cargaQuando as condições da rede exigirem partida com tensão ou corrente reduzida, o sistemaserá determinado pela carga, conforme as possibilidades ou tipo de carga.

a) Considerando-se as possibilidades, o motor pode partir a vazio até a plena rotação, e suacarga incrementa até o limite nominal.

Exemplos:Serra circular, torno ou compressor que deve partir com as válvulas abertas.Neste caso, a partida pode ser em estrela-triângulo.

b) O motor deve partir com carga ou com um conjugado de resistente em torno de 50%.

Exemplos:Calandras, bombas, britadores.Neste caso, emprega-se a chave compressora, utilizando-se os “taps” de 65% ou de 80% detransformador.

c) O motor deve partir com rotação controlada, porém com torque bastante elevado.

Exemplos:Pontes rolantes, betoneiras, máquinas de “off-set”.Neste caso, utiliza-se o motor rotor bobinado.

3.3.1 - Comparação entre sistemas de partida

Partida direta

Na partida direta à plena tensão, o motor de rotor gaiola pode partir à plena carga e com acorrente elevando-se de 5 a 6 vezes à nominal, conforme o tipo e número de pólos.De acordo com o gráfico da figura 3.10, a corrente de partida (curva “a”) é igual a 6 vezes a


corrente nominal.O conjugado na partida atinge aproximadamente 1,5 do conjugado nominal.

Figura 3.10

Partida estrela-triângulo

É fundamental para a partida com a chave estrela-triângulo, que o motor tenha a possibilidadede ligação em dupla tensão, ou seja, em 220/380V em 380/660V.Os motores deverão ter, no mínimo, 6 bornes de ligação. A partida estrela-triângulo poderáser usada quando a curva de conjugados do motor for suficientemente elevada para podergarantir a aceleração da máquina com a corrente reduzida para 25 a 30% da corrente departida direta. A curva do conjugado é reduzida na mesma proporção. Por esse motivo,sempre que for necessário uma partida estrela-triângulo, deverá ser usado um motor comelevada curva de conjugado.

Exemplo de cálculo da potência de um motor em estrela e triângulo:

Um motor trifásico ligado a uma rede de 220V absorve da linha 208A, quando ligado emtriângulo.

A corrente na fase desse motor será de A1203

208=

Esse motor ligado em estrela estará sob uma tensão de fase de V1203

220=

Havendo uma redução de tensão de fase, consequentemente haverá uma redução na corrente.

A3,69220

120x127X

XV127

A120V220

==

→

→

A corrente de linha em triângulo é de 208A. Em estrela, a corrente de linha é de 69,3A, o querepresenta aproximadamente 30% de 208A.

Na partida em estrela, a corrente de partida é de 1,5 a 2 vezes a corrente nominal, mas oconjugado de partida é um quarto do conjugado máximo ( 25 a 30%).Na partida em triângulo, os conjugados de partida são máximos, mas a corrente éaproximadamente 6 vezes a corrente nominal.


Como exemplo, nas figuras 3.11 e 3.12 temos a ligação estrela-triângulo de um motor, comcargas diferentes, apresentando dados comparativos em % pelas curvas de corrente econjugados.

Na figura 3.11 temos um alto conjugado resistente MR. Se a partida for em Y, o motoracelerará a carga até a velocidade ny, ou aproximadamente 85% da rotação nominal. Nesseponto, a chave deverá ser ligada em ∆. Acontece nesse caso que a corrente, que eraaproximadamente a nominal, ou seja, 100%, passa repentinamente para 300%, o que não énenhuma vantagem, uma vez que na partida a corrente era somente 170 %.

Na figura 3.12, temos o motor com as mesmas características, porém o momento resistenteMR é bem menor. Na ligação Y, o motor acelera a carga até 95% da rotação nominal. Quandoa chave é ligada em ∆, a corrente, que era aproximadamente 60 %, sobe para 190 %, ou seja,praticamente igual à da partida em Y.

Nesse caso, a ligação estrela-triângulo apresenta vantagem, porque, se fosse ligado direto,absorveria na rede 500% da corrente nominal. A chave estrela-triângulo em geral só pode serempregada em partidas de máquinas a vazio, isto é, sem carga. Somente depois de ter atingido95% da rotação nominal, a carga poderá ser ligada. O exemplo típico acima pode ser de umgrande compressor. Na figura 3.11, seria partida com carga, isto é, assim que começa a girar,


a máquina já comprime o ar, mas geralmente isso não acontece. Os compressores partem avazio, isto é, com todas as válvulas abertas (figura 3.12).

Só quando atinge a rotação nominal, as válvulas se fecham, e a máquina começa a comprimiro ar.

Partida com a chave compensadora

Podemos usar a chave compensadora para dar partida em motores sob carga A chavecompensadora reduz a corrente de partida, evitando uma sobrecarga na rede de alimentação,deixando, porém, o motor com um conjugado suficiente para a partida e aceleração.

Figura 3.13

A tensão na chave compensadora é reduzida através de autotransformador, que possuinormalmente “taps” de 65 a 80% da tensão nominal.

Exemplo:Um motor ligado à rede de 220V absorve 100A. Se for ligado ao autotransformador no “tap”de 65%, a tensão aplicada nos bornes será de:U . 0,65 = 220 x 0,65 = 143V

A corrente nos bornes do motor, em virtude da redução da tensão, é reduzida também em65%:Im = I .0,65 = 100 x 0,65 = 65A.Como a potência em VA no primário do autotransformador é aproximadamente igual à dosecundário, temos:

VA no secundário = VA161003x65x143 =

Para encontrarmos a corrente absorvida da linha, temos:

A25,423x220

16100

3.U

VAIL ===

O conjugado de partida é proporcional ao quadrado da tensão aplicada aos bornes do motor.No caso do exemplo anterior, é 0,65 x 0,65 = 0,42, ou seja, aproximadamente metade doconjugado nominal.No “tap” de 80% teríamos um conjugado de 0,8 x 0,8 = 0,64, ou seja, dois terços doconjugado nominal. A corrente seria:

A648,0x808,0xII ML ===


Partida rotórica

É o sistema de partida de onde se utiliza um motor de rotor bobinado com reostato regulável.Esse motor apresenta elevado torque na partida em baixa velocidade. É de construção bemmais cara, porém, apresenta grandes vantagens, conforme a aplicação.Pelo gráfico (3.14) abaixo, podemos comparar o torque com resistências desse tipo de motorque possui características peculiares. Verificamos que a corrente de partida éaproximadamente 2 vezes a nominal (curva a) e que o torque é aproximadamente 240% dotorque nominal (curva b).Pode partir, portanto, com baixa rotação e torque elevadíssimo.

Figura 3.14

3.3.2 – Ligação de Motores Trifásicos de 6 terminais para tensão nominal de 220 ou380V.

• Ligação em triângulo para 220V

Figura 3.15


• Ligação em estrela (Y) para 380 V

Figura 3.16


• Ligação em triângulo paralelo para 220V

Figura 3.17

• Ligação em estrela paralelo (Y) para 380 V

Figura 3.18



• Ligação em triângulo série para 440V

Figura 3.19

• Ligação em estrela série (Y) para 760 V

Figura 3.20

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