MINUTERIAIS SÍNCRONAS Trata-se de um pequeno motor, cujo rotor se engata quando do estabelecimento da tensão, aciona uma temporização eletromagnética e vai previamente posicionado os contatos elétricos seguindo uma ordem. São empregados para comandar uma sucessão de operações com seqüências estabelecidas, e muitas vezes usados para serviços de continua intermitência como, por exemplo, os pisca-piscas de sinalização.

Fig. 4

Conforme o tipo de minuteria, quando há corte de energia ocorre um retorno ás condições iniciais ou poderá conservar a temporização adquirida.

PROGRAMADOR PASSO A PASSO Trata-se de um conjunto possuindo um pequeno motor ou sistema a ar comprimido que move em um só sentido, por intermédio de um tambor equipado com cames que acionam contatos conforme uma seqüência pré-estabelecida. No sistema pneumático existe um cilindro de ar que faz girar uma roda dentada conforme o ar é inserido ou não. Veja a figura:

Fig. 6 EXERCÍCIOS: 1. Complete: a) Os temporizadores estão divididos em duas classes: os ------------------------------ e os contatos temporizadores. b) Os contatos temporizados são acoplados a relés ou -------------------------------------- . c) Os elementos programadores são a minuteria síncrona e o programador --------------------. d) Os relés de tempo, podem ser eletromecânicos, eletromagnéticos ou ------------------------. e) O temporizador eletromecânico funciona através de uma bobina e um sistema mecânico de --------------------------------------------------------. f) Os temporizadores eletromagnéticos são alimentados por corrente --------------------------.

g) Os temporizadores eletrônicos baseiam-se na utilização de --------------------------------------- para realizar a temporização. h) Existem dois tipos de contatos temporizados: o chamado ao repouso e o chamado ao -------------------------------------------. i) As minuterias síncronas são empregadas para comandar uma sucessão de operações em ---------------------------------------------- estabelecida. j) O -------------------------------------- é composto por um pequeno motor ou um sistema a ar comprimido que aciona contatos conforme uma seqüência pré-estabelecida. 2. Marque F quando for falso e V quando for verdadeiro: ( ) Os temporizadores abrem ou fecham os contatos após uma temporização. ( ) Os temporizadores eletromecânicos são previstos para muitas manobras. ( ) Os temporizadores eletromagnéticos são usados para uma temporização superior a 20 minutos. ( ) O efeito dos capacitores são utilizados nos temporizadores eletrônicos. ( ) As minuterias síncronas são acopladas aos contatores. 1. Temporizador ao trabalho – Contatos temporizados com uma regulagem de atuação de 0,1 a 30 segundos. Possui um contato normal aberto e um contato normal fechado. A setinha branca indica o ponto em que deve ser realizada a regulagem. Sua calibração é dividida nas letras de A a F que correspondem a uma subdivisão do valor máximo. 2. Temporizador ao trabalho – Contatos temporizados semelhante ao anterior. Sua regulagem de atuação vai de 10 a 180 segundos. Nesse exemplo já está acoplado a um contator. 3. Temporizador ao repouso – Contatos temporizados com uma regulagem de atuação de 0,1 a 30 segundos. Possui um contato normal aberto e um contato normal fechado. Também já está acoplado a um contator. 4. Temporizador eletrônico – A temporização é realizada por um circuito eletrônico que energiza um rele. O rele atuado fecha ou abre os contatos elétricos. 5. Minuteria síncrona – É também um tipo de temporizador. Internamente tem um motor e um sistema de contatos elétricos. Através de uma bobina de acoplamento (embreagem) o motor irá girar até uma determinada posição. A velocidade do eixo que gira determina o tempo para sua atuação. Quando atingida a temporização a embreagem aciona os contatos. 6. Minuteria síncrona – Um outro modelo mas segue o mesmo principio da anterior. Existe nessa minuteria e também na anterior (n° 5) um parafuso que ajusta a base de tempo para um valor maior ou menor. 7. Programador passo a passo – Existe nesse programador um sistema mecânico que permite girar o programador apenas em um sentido. Seu acionamento é feito através de ar

comprimido. No rotor existem cames que podem ser regulados, para acionar fins de cursos numa seqüência estabelecida. Os fins de curso farão a interligação elétrica.

ELEMENTOS SENSORES Existe uma vasta quantidades e tipos de sensores que são utilizados nos comandos elétricos. A finalidade principal de um elemento sensor é alterar as condições de comando elétrico de uma maquina normalmente atuando em um contato elétrico que pode ser de um relé qualquer. Os sensores são elementos que, através das alterações de uma condição especifica (pressão, temperatura, campo magnético, luz, etc...) sofrem também uma alteração física. Esta alteração sofrida é aproveitada para atuar em um sistema elétrico qualquer (relé, instrumentos, etc...). Veremos a seguir os mais importantes:

PRESSOSTATO E VACUOSTATO São aparelhos que servem para controle de pressão e vácuo de maquinas ou para envio de sinal para outros comandos. O vacuostato funciona na verdade como o pressostato, apenas recebe a pressão de fora para dentro, isto é, as depressões. É formado por diafragma que aciona um microinterruptor. O ponto de acionamento é dado pela regulagem feita externamente conforme sua faixa de atuação. Podem atuar não só com gases como também com líquidos, conforme sua fabricação. Os pressostatos e vacuostatos, podem ter apenas um como às vezes vários contatos elétricos. TERMOSTATOS A finalidade deste é controlar temperaturas dentro de limites máximos ou mínimos. Existem o tipo bimetálico e capilar (mercúrio). O bimetal funciona aproximadamente como um relé térmico, ou seja, usando a diferença de dilatação entre dois metais, expostos ao mesmo calor. O capilar funciona com algum liquido (mercúrio) ou gás que se dilata com o aumento da temperatura. Aproveitando essas características utilizam-se sistemas mecânicos de molas e alavancas para fazer o acionamento de contatos elétricos.

Fig. 7 SENSORES INDUTIVOS E CAPACITIVOS São aparelhos que funcionam com a mesma finalidade que os fins de cursos sendo que para sua atuação não precisa de um contato físico, bastando apenas uma interação magnética ou capacitiva. O sensor indutivo baseia-se no princípio magnético e por isso só atua com a aproximação de metais. Quando isto ocorre em pequeno relé (em seu corpo ou não) é energizado fechando ou abrindo contatos elétricos. O sensor capacitivo com o nome diz baseia-se no princípio dos capacitores, isto é, com a aproximação de um corpo de qualquer material ocorre uma alteração na carga elétrica de um sistema capacitivo interno. Esta alteração de carga provoca o surgimento de uma

corrente que então será utilizada para a atuação de um relé que poderá estar em seu corpo ou não. Este relé irá fechar ou abrir os contatos elétricos. FOTOCÉLULAS Consiste de um elemento foto sensível que, conforme a variação da intensidade de luz, irá variar em seu sistema uma corrente elétrica. Essa variação é utilizada em um relé para acionar seus contatos elétricos. É necessário que haja um foco de luz em seu elemento sensor e para isso costuma-se usar lâmpadas ou mesmo um espelho, quando a lâmpada já vem embutida na fotocélula. Existem fotocélulas de luz comum e de luz infra-vermelha não visível a olho nu.

EXERCÍCIOS: 1. Complete: a) Os ------------------------------------------- são elementos que irão atuar conforme uma variação de pressão, temperatura, campo magnético ou alguma outra condição especifica. b) O pressostato serve para o controle de ----------------------------------------------------- . c) A finalidade de ------------------------------------------- é controlar a temperatura dentro de certos limites. d) Os sensores de proximidade podem ser --------------------------------- ou capacitivos. e) O sensor indutivo baseia-se no princípio -------------------------------------------------- . f) O sensor capacitivo atua com a -------------------------------------- de um corpo qualquer. g) Os elementos foto sensíveis são utilizados na confecção das ------------------------------- . 2. Numere a 2° coluna de acordo com a 1°: (1) fotocélula ( ) atua com a temperatura (2) pressostato ( ) atua com a pressão exercida de fora para dentro (3) sensor indutivo ( ) é sensível à variação de luz. (4) termostato ( ) controla a pressão. (5) sensor capacitivo ( ) atua com a aproximação dos metais. (6) vacuostato ( ) baseia-se no princípio dos capacitores. 1 . Pressostato – Nesse pressostato existem 2 contatos elétricos, simbolizados na frente. Um contato normal aberto e um contato normal fechado que serão acionados no momento que a pressão (de ar comprimido ou gás) atingir o valor limite superior. Os contatos só voltarão à posição de repouso quando for atingido o valor limite inferior. Os valores limites superior e inferior de pressão são indicados através de um visor. A cor vermelha é o valor superior e a cor verde o valor inferior. A regulagem é feita através de 2 parafusos na parte de cima do pressostato.

2. Termostato – Esse termostato possui um contato normal fechado que é acionado de 2 formas, desligando o circuito por ele comandado. A primeira forma é quando colocado na posição desliga e a segunda forma é quando a temperatura atinge o valor pré-determinado. Existe um bulbo que é colocado no lugar em que irá “sentir” a temperatura. Dentro desse bulbo existe um gás que se dilata fazendo pressão em um sistema mecânico dentro do termostato acionado o contato elétrico. O gás se expande através de um tubo capilar que vai ao bulbo até o sistema do contato elétrico. 3. Sensor de proximidade capacitivo – Dentro deste sensor existe um pequeno rele com um contato elétrico que será acionado conforme acontece à aproximação de um objeto qualquer de sua “cabeça” sensitiva. Baseado no princípio dos capacitores necessita receber uma alimentação de 10 a 30 volts. 4. Sensor de proximidade indutivo – Dentro deste sensor existe um pequeno rele com um contato elétrico que será acionado conforme acontecer à aproximação de um objeto metálico de sua “cabeça” sensitiva. 5. Sensor de proximidade indutivo - Semelhante ao anterior (n° 4) com pequenas diferenças na ligação elétrica. 6. Sensor de proximidade indutivo – A característica deste sensor que o diferencia dos anteriores vem a ser o seu tamanho e o formato. Como nos outros existe um rele interno com um contato elétrico que será acionado com a aproximação de um objeto metálico. A parte sensitiva está na cor verde. 7. Sensor de proximidade indutivo – Tem as mesmas características dos anteriores, porém tem a vantagem de possuir internamente dois relés e dois contatos elétricos. 8. Fotocélula – É composta de um circuito eletrônico e um elemento sensível à luz. Internamente possui um relé com contatos elétricos que atuará conforme o comando da fotocélula. Na frente existe uma lente que permite a passagem de uma luz infra-vermelha que irá refletir em um espelho colocado afastado e que incidirá novamente nessa lente atingindo o elemento sensível, atuando então o rele. Quando algum obstáculo opaco ficar entre a luz e o espelho a luz será “cortada” e o rele irá desatuar. O led vermelho só indica se a fotocélula está atuada ou não. 9. Sensor de proximidade capacitivo – Possui dois contatos elétricos, mas excetuando o tamanho reduzido é idêntico ao sensor n° 3.

10. Sensor de proximidade capacitivo – Este sensor não possui reles que atuam contatos. Na verdade possui uma resistência interna variável com a aproximação de algum objeto. É conectado a algum circuito eletrônico externo no qual alimentará o sensor que provocará uma variação da corrente no circuito eletrônico conforme a variação dessa resistência. O relé com os contatos será projetado no circuito eletrônico.

OUTROS ELEMENTOS DE COMANDO

TOMADAS, PLUGS E LÂMPADAS DE SINALIZAÇÃO São elementos necessários e que têm um funcionamento simples.

Fig. 11 As tomadas são elementos que deixam expostas, porém com um certo grau de proteção, os pontos de tensão de onde pode retirar alimentação elétrica para algum equipamento ou maquina. Existem vários modelos conforme a necessidade e a própria capacidade. Os plugs são praticamente o complemento das tomadas pois é através dos plugs que consegue-se fazer proveito da tensão elétrica fornecida pelas tomadas. Da mesma forma existe vários tipos de plugs conforme a necessidade. As lâmpadas de sinalização ou piloto são pequenas lâmpadas colocadas dentro de visores, que podem ter várias cores, que tem por finalidade informar alguma coisa sobre a maquina ou processo quando acesas ou mesmo quando apagadas. Existem também vários modelos, tamanhos e cores conforme a necessidade.

Fig. 11 Branca – painel energizado Vermelha – condição de perigo, emergência atuada Amarela – algum defeito no comando elétrico da máquina Verde – máquina funcionando em condições normais Azul – utilizada quando for necessária uma indicação qualquer que nenhuma outra cor atenda.

TRANSFORMADORES A função dos transformadores é modificar o valor da tensão inicial, elevando ou reduzindo. Existem transformadores de grande porte (para potências elevadas) e de pequenos porte (pequena potência). Um exemplo de sua necessidade é na geração e transporte de energia. Em geral as grandes estações geradoras estão afastadas dos centros consumidores e para transportar essa energia utiliza-se a alta tensão com uma corrente pequena. No local de utilização novamente se baixa a tensão, pois os valores altos são perigosos.

Fig. 13

Dentro das industriais os transformadores são utilizados em qualquer lugar que necessite de tensões menores (ou às vezes maiores) que o valor comum de alimentação. Por exemplo parte de força (440V) e a parte de comando (110V). O transformador é constituído de um circuito magnético, formado de várias chapas de ferro superpostas e isoladas entre si por verniz (para evitar aquecimento) e dois circuitos elétricos que são o enrolamento primário, destinado a ser ligado á rede de alimentação e o enrolamento secundário, no qual estão ligados os equipamentos consumidores. Os enrolamentos primário e secundário são eletricamente isolados um do outro. Eles são acoplados magneticamente através do núcleo (que serve para canalizar o campo magnético). Os enrolamentos primário e secundário são bobinados um superposto ao outro. Todo transformador traz uma plaquinha metálica de identificação e com os esquemas de ligação do transformador. Vêm também indicado os valores de tensão do primário e do secundário assim como a sua capacidade de potência elétrica. Além dos transformadores de tensão, existe os transformadores de corrente que são utilizados quando se necessita medir correntes muito elevadas, pois se fosse conectar o instrumento de medir correntes (amperímetros) direto à linha, este precisaria ser de grandes dimensões. Com a utilização de transformadores de corrente, pode-se utilizar amperímetros comuns. PRINCÍPIOS DE CONSTRUÇÃO DO TRANSFORMADOR O funcionamento do transformador baseia-se no fenômeno de Mútua indução entre dois circuitos eletricamente isolados mas magneticamente ligados. Para que a ligação magnética entre os dois circuitos mencionados seja a mais perfeita possível, é necessário que estes estejam enrolados sobre um núcleo magnético de pequena relutância. Este núcleo deverá ter elevada permeabilidade e por isso seus entreferros devem ser muito reduzidos. Por motivos de construção este núcleo possui a forma indicada na figura 1, e sendo destinado a canalizar um fluxo alternado deve ser realizado por um pacote de lâminas de ferro oportunamente isolados. Aplicando-se nos extremos de qualquer destes enrolamentos à tensão alternada que se quer transformar V1 , gera-se nos extremos do outro a tensão transformada V2 . A relação entre estas duas tensões chama-se relação de transformação do transformador, a qual, como se verá, é pouco diferente da relação entre o numero das espiras N1 e N2 dos dois enrolamentos.

Fig. 14 O enrolamento alimentado pela tensão V1 que se quer transformar chama-se enrolamento primário e o outro, que fornece a tensão transformada V2 chama-se enrolamento secundário. Analogamente, as duas tensões V1 e V2 são denominadas comumente de tensão primária e secundária. As correntes I1 e I2 que atravessarão os dois enrolamentos constituem as correntes primária e secundária do transformador. Como se sabe, os fenômenos de mútua indução são reversíveis, portanto, nenhuma distinção pode ser feita entre os circuitos primário e secundário, bastando alimentar um ou outro. Construtivamente os dois enrolamentos denominam-se enrolamento de alta tensão (A.T.) o que tem maior número de espiras e enrolamento de baixa tensão (B. T.) o que tem menor número de espiras. O transformador funcionará como elevador de tensão quando se alimenta como primário o enrolamento B. T. e pelo contrário funciona como redutor de tensão quando alimenta o enrolamento A. T. EXERCÍCIOS: 1. Complete: a) As tomadas fornecem alimentação de --------------------------------------------- para os equipamentos. b) Os ---------------------------------------------------- são conectados às tomadas. c) A condição de painel energizado é muitas vezes indicado através de uma ------------------------------------- de sinalização.

d) A função dos ---------------------------------------- é modificar o valor de uma determinada tensão elétrica. e) O transformador é constituído de um circuito --------------------------------------- e dois circuitos ------------------------------------- . f) No transformador os enrolamentos --------------------------------------- e secundário são isolados um do outro. g) Todo transformador traz uma --------------------------------- de identificação. h) Além dos transformadores de tensão, existem também os transformadores de ------------------------ . 2. Marque a resposta certa: a) A lâmpada de sinalização: ( ) indica uma condição de funcionamento. ( ) é utilizada para iluminar painéis elétricos. ( ) só pode ter a cor verde. b) As tomadas e plugs; ( ) se interligam para alimentar eletricamente um equipamento. ( ) nunca podem ser conectados ou no outro. ( ) só servem para sinalizar. c) O amperímetro muitas vezes utiliza: ( ) um transformador de tensão. ( ) um transformador de corrente. ( ) uma eletroválvula. d) Os enrolamentos do transformador são: ( ) isolados entre si. ( ) fechados em curto circuito. ( ) interligados eletricamente ao núcleo.

MOTORES ELÉTRICOS O motor elétrico é uma máquina que converte a energia elétrica em energia mecânica. Existem dois tipos básicos de motores: o de corrente contínua e o de corrente alternada. Os motores normalmente pertencem ao circuito de força de uma máquina, pois necessitam de uma grande potência para funcionar. Para seu acionamento e proteção são utilizados contatores, relés térmicos e fusíveis. Os motores de corrente contínua tem custo mais elevado que os de corrente alternada e, além disso, precisam de uma fonte de corrente contínua ou de um dispositivo que converta corrente alternada comum em contínua.

Fig. 15 Podem funcionar com velocidade ajustável entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e precisão. Por isso, seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo muito alto mais alto da instalação. Já os motores de corrente alternada são os mais utilizados, porque a distribuição de energia elétrica é feita normalmente em corrente alternada. Os principais tipos são o motor síncrono e motor de indução. O motor síncrono funciona com velocidade fixa, utilizado apenas para grandes potências, devido ao seu alto custo em tamanhos menores, ou quando se necessita de velocidade invariável. Já o motor de indução funciona normalmente com uma 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.

Fig. 16

Todo motor tem preso à sua carcaça uma placa de identificação. Esta é a maneira pela qual o fabricante comunica as informações necessárias sobre o motor como, o tipo, as ligações e outros dados importantes. Todo motor tem uma perda de potência que é transformada em calor. Esse calor é dissipado para o ar ambiente através da superfície externa da carcaça. Em motores fechados esta dissipação é normalmente pelo ventilador montado no próprio eixo do motor. EXERCÍCIOS: 1. Complete: a) Existem dois tipos básicos de motores elétricos: o de corrente contínua e o de ------------------------------------------. b) Para acionar um motor são utilizados ------------------------------- , relés térmicos e fusíveis. c) O motor de --------------------------------------- pode ter sua velocidade facilmente controlada. d) Os principais tipos de motores de corrente alternada são o síncrono e o de ---------------------------------------- . e) O motor ---------------------------------------- é o mais utilizado de todos, devido a sua grande simplicidade e robustez e baixo custo. f) A ----------------------------------- é onde vem as informações sobre o motor e é presa à carcaça do mesmo. 2. Marque F quando for falso e V quando for verdadeiro: ( ) O motor elétrico não converte energia elétrica em energia mecânica. ( ) Os motores pertencem ao circuito de força de uma máquina. ( ) Os motores de corrente contínua tem um custo mais elevado que os motores de indução do mesmo porte. ( ) Nenhum motor tem perdas transformadas em calor. ( ) Todo motor tem preso à sua carcaça uma placa de identificação.

Layout de Montagem

O Layout de montagem constituem um documento importante para orientar a montagem, localização e reparação de falhas em todos os equipamentos que constituem uma instalação elétrica.

O layout que envolva máquinas, equipamentos elétricos, instalações, etc., deve refletir a distribuição real dos dispositivos, barramentos, condutores, etc., e seus elementos separados, como indicar os caminhos empregados para a interconexão dos contatos destes elementos.

NORMALIZAÇÃO A normalização dos diagramas consiste em se seguir um certo padrão nos desenhos, colocar os símbolos e a nomenclatura corretamente e numerar os pontos seguindo uma ordem determinada. Manter um padrão nos desenhos de diagramas constitui obedecer as seguintes regras:

a) Todo diagrama é desenhado em linhas retas verticais e com derivações sempre para a direita. Veja os exemplos: Maneira correta:

Fig. 37 Maneira errada:

Fig. 38 Maneira errada: Fig. 39

Maneira correta:

Fig. 40 OBS: Nunca esquecer os pontos reforçados nas interligações dos condutores. b) Quando um elemento tem mais de um contato ou algum equipamento continua em outro ponto distante do diagrama, indicamos através de uma seta. O símbolo do equipamento fica n° 1 desenho, isto é, o que está mais à esquerda.

Fig. 41

O botão S1 tem 2 contatos distantes um do outro. c) Deve-se sempre seguir uma ordem numérica nos equipamentos, também da esquerda para a direita: Maneira correta: Maneira errada: d) A nomenclatura dos equipamentos é sempre do lado esquerdo ou abaixo dos mesmos com exceção dos contatos, que é escrito internamente. Maneira correta:

Fig. 44 Maneira errada:

Fig. 45 e) Todo diagrama tem seus pontos numerados seguindo uma evolução de cima para baixo e da esquerda para direita. Na parte de comando o ponto entre o transformador e os fusíveis recebe o n° 01 e o ponto que vai se interligar a barra de terra recebe o n° 0. Após os fusíveis a numeração segue uma seqüência normal. Os números são colocados à direita ou acima dos condutores.

Fig. 46 A mudança de um número para outro é feita toda vez que o condutor ultrapassa um contato ou equipamento. Na parte de potência haverá a letra L ou uma outra letra conforme a necessidade.

Fig. 47 f) nos diagramas, embaixo de cada equipamento representado, traça-se uma linha inclinada e escreve-se a função do equipamento conforme sua atuação na máquina. Nos nossos exemplos criaremos nomes ou funções sem nos prender a isto. Fig. 48 Sob esta mesma linha indicaremos em que página ou linha da numeração de posição na página encontram-se os contatos do equipamento relacionado. Nos contatos normais abertos é indicado apenas o número e nos contatos normais fechados coloca-se uma barra em cima. A folha, em seu rodapé, é toda numerada.

Fig. 49