Material Instrucional especialmente elaborado pelo Prof. Jorge Henrique para uso exclusivo do CETEB-CA.

Curso: Mecatrnica Docente: Discente:

Mdulo: I Turno:

Carga Horria: 40h Turma:

3

SUMRIOFusveis Rels Bimetlicos Rels Temporizados Transdutores Contatores Tenses no Circuito Trifsico Motores Partida de Motores Botes Sinaleiros Terminologia Frmulas para clculo em energia eltrica Bibliografia 4 11 15 18 23 27 28 31 36 37 38 40 41

4

1. FUSVEIS1.1 DEFINIESO curto-circuito o contato direto acidental entre os condutores de uma rede. Pode ser entre fases ou entre fase e neutro. Pode ocorrer devido a algum problema na prpria rede ou no interior de alguma mquina ou equipamento. A corrente atinge rapidamente valores elevados, limitados apenas pela resistncia hmica dos condutores ou capacidade da fonte geradora. Sem uma proteo adequada, danos graves ocorrero (componentes inutilizados, equipamentos danificados, choques) e o risco de incndio grande. Fusveis so uma boa proteo contra curtos-circuitos. No so muito adequados contra sobrecargas. Para tais casos devem ser usados disjuntores. O fusvel um componente eltrico que tem a importante finalidade de interromper a passagem da corrente eltrica em um circuito quando esta assume um valor muito acima do especificado, protegendo assim os outros componentes desse circuito. O fusvel, ento, classificado como um dispositivo de proteo simples e econmico e principalmente utilizado em aplicaes domsticas e na indstria leve. Os pequenos fusveis usados em circuitos eletrnicos so geralmente simbolizados por . Em . instalaes eltricas comum o smbolo Quando o fusvel atua, torna-se necessrio a sua substituio. Deve-se proceder a verificao do circuito para se identificar a causa da queima do fusvel, s ento fazendo a substituio, tomando-se as devidas aes de segurana. Para a correta substituio de um fusvel necessria a observao fiel dos seus valores caractersticos (corrente, tenso, tempo de atuao, etc.). O princpio de funcionamento dos fusveis pela fuso parcial ou total de seu elemento fusvel, abrindo o circuito eltrico e interrompendo a passagem de corrente. O tempo de fuso proporcional ao quadrado da corrente aplicada e a inrcia trmica do conjunto que forma o elemento fusvel. Portanto, variando-se os elementos do conjunto que forma o elemento fusvel, podemos ter um fusvel de ao muito rpida (FF), rpida (F), mdia (M), lenta (T), ou muito lenta (TT), todos eles baseados em um mesmo mtodo de ensaio. Para isso existem curvas caractersticas para cada tipo de fusvel, as quais fornecem faixas para o tempo de fuso em funo da corrente aplicada. Geralmente, apenas os pontos mais importantes e suficientes para definir ou ensaiar o fusvel so reproduzidos nos quadros de dados tcnicos dos catlogos dos fabricantes. Esta diversidade necessria, uma vez que cargas comuns como motores tm um pico de corrente na partida que deve ser suportado e, portanto, o tipo retardado deve ser usado. Equipamentos sensveis como os eletrnicos precisam de uma ao rpida para uma correta proteo. importante evitar confuses. Um fusvel rpido colocado no lugar de um retardado provavelmente ir abrir ao se ligar a carga. E um retardado no lugar de um rpido poder no proteger os componentes em caso de um curto interno no equipamento. O que no se pode esquecer que um fusvel apresenta queda de tenso em seus terminais e entre terminais e contatos do suporte, quando em funcionamento. Normalmente, os fusveis de ao retardada tm queda de tenso mais baixa em comparao com os fusveis de ao rpida. Este detalhe muito importante e mais perceptvel quando se trabalha com tenses muito baixas, da ordem de 6 a 12 Volts e correntes elevadas. Em certos casos, podemos ter, sobre o conjunto fusvel-suporte, uma queda de tenso igual ou superior a 1V. Independente da forma do fusvel, considera-se em um projeto: Corrente nominal: corrente mxima que o fusvel suporta em regime contnuo; Tenso nominal: tenso mxima a que o fusvel pode ficar submetido em funcionamento normal; Temperatura de trabalho: referente ao ambiente a que o fusvel vai trabalhar; Sobrecargas: sobrecargas a que o fusvel poder ser submetido, para no comprometer a segurana do circuito; Capacidade de interrupo: corrente presumida (calculada) a que o circuito do fusvel pode ser submetido em caso de curto-circuito (da ordem de kA); 5

Transientes: variaes rpidas e de curta durao dos valores de tenso ou de corrente, que podem causar atuao indevida do fusvel. Com relao aos transientes, deve-se atentar principalmente quando o valor de i t est muito prximo ao valor escolhido do fusvel. Quando esse valor chegar em torno de 90% da corrente nominal, o fusvel sempre se romper; Posio do fusvel dentro do equipamento (espao disponvel, disposio, etc.); Outros detalhes a observar para cada caso.

1.2 TIPOSH vrios tipos de fusveis, cada qual apropriado a uma ou mais aplicaes. A seguir sero dadas algumas definies e figuras sobre alguns tipos de fusvel. 1.2.1 ROLHA Tipo de fusvel, atualmente pouco usado, mas que j foi muito utilizado, geralmente em conjunto com um tipo de chave faca, tambm pouco usada hoje em dia. Abaixo temos a figura e a descrio de um fusvel tipo ROLHA.

Fusvel Rolha, em porcelana, contato em lato, visor, protetor transparente, 30A - 250VCA 1.2.2 Fusvel CARTUCHO Os fusveis do tipo cartucho so produzidos colocando-se o elemento fusvel no interior de um cilindro de vidro, papel ou material sinttico. Os fusveis de vidro so utilizados em circuitos de baixa potncia e circuitos eletrnicos, onde o vidro transparente possibilita uma anlise visual do estado do fusvel sem a retirada do mesmo do circuito. H ainda os fusveis de cartucho que usam corpo cilndrico feito em papel ou material sinttico. Para esses tipos de fusveis, no h a possibilidade de visualizao do elemento fusvel, sendo necessrio o teste eltrico para se avaliar o estado do mesmo. Esses fusveis so usados at potncias mdias e, em alguns tipos, colocada uma areia especial no interior do fusvel com a finalidade de diminuir o arco eltrico e evitar danos ao invlucro do fusvel.

Fusvel de vidro, cartucho, faixa de corrente de 0,1A a 30A

Porta fusveis circulares para fusvel tipo cartucho

6

Porta fusvel retangular para PCI (Placa de Circuito Impresso), fusvel tipo cartucho.

Porta fusvel retangular para fixao em painel (fusvel tipo cartucho) 1.2.3 Fusveis DIAZED Os fusveis do tipo DIAZED so produzidos em material cermico, em formato que lembra uma garrafinha e so utilizados na proteo de curto-circuito em instalaes eltricas residenciais, comerciais e industriais e que, quando normalmente instalados, permitem o seu manuseio sem riscos de toque acidental. O suporte do fusvel instalado no suporte apropriado, de modo que fique visvel ao operador um sinalizador de queima, que expelido quando o fusvel se abre. Esse sinalizador apresenta cores indicadoras do valor de corrente do referido fusvel. Alguns contm areia especial no interior para diminuir o efeito do arco eltrico criado na abertura. Possuem categoria de utilizao gL/gG em trs tamanhos (DI, DII e DIII) atendem as correntes nominais de 2A a 100A e possuem elevada capacidade de interrupo: At 20A - 100kA 25 a 63A - 70kA 80 e 100A - 50kA em at 500VCA Atravs de parafusos de ajuste, impedem a mudana para valores superiores, preservando as especificaes do projeto. Permitem fixao por engate rpido sobre trilho ou parafusos.

Fusvel DIAZED

Conjunto completo, composto por: 7

Base (com fixao rpida ou por parafusos); Anel de Proteo (ou alternativamente Capa de Proteo); Parafuso de Ajuste; Fusvel; Tampa. No sistema 'D' (figura acima), a troca de um fusvel por outro de maior valor s possvel com a substituio do parafuso de ajuste (exceo: para 2, 4 e 6A, quando o parafuso tem a mesma bitola, embora diferenciado nas cores). A tabela abaixo indica a correspondncia das cores do sinalizador de abertura do fusvel com a corrente nominal de operao. INTENSIDADE INTENSIDADE INTENSIDADE COR DE CORRENTE (A) COR DE CORRENTE (A) COR DE CORRENTE (A) Rosa 2 Cinza 16 Preto 35 Marrom 4 Azul 20 Branco 50 Verde 6 Amarelo 25 Laranja 63 Vermelho 10 1.2.4 Fusveis NH Os fusveis NH so construdos colocando-se o elemento fusvel no interior de um corpo de cermica em formato de paraleleppedo, com lminas de material condutor (contatos ou facas) dispostas longitudinalmente, possuindo tambm um indicador de abertura do fusvel. Esses fusveis so usados na proteo de sobrecorrentes de curto-circuito e sobrecarga em instalaes eltricas industriais. Possuem vrias categorias de utilizao e tamanhos e atendem correntes nominais de 6A a 1250A. Limitadores de corrente tm elevada capacidade de interrupo que chega a 120kA em at 500VCA. Os punhos garantem manuseio seguro na montagem ou substituio dos fusveis. Os seus valores de energia de fuso e interrupo facilitam a determinao da seletividade e coordenao da proteo.

Fusveis NH 1.2.5 Fusveis NEOZED

Punho para manuseio

Os fusveis NEOZED possuem tamanho reduzido e so aplicados na proteo de curto-circuito em instalaes tpicas residenciais, comerciais e industriais. Possui categoria de utilizao gL/gG, em dois tamanhos (D01 e D02) atendendo as correntes nominais de 2A a 63A. Limitadores de corrente so aplicados para at 50kA em 400VCA. A sua forma construtiva (semelhante ao fusvel cartucho), garante total proteo de toque acidental quando de sua montagem ou substituio. 8

Possuem anis de ajuste evitam alterao dos fusveis para valores superiores, mantendo a adequada qualidade de proteo da instalao. A fixao pode ser rpida por engate sobre trilho ou por parafusos.

Fusvel NEOZED, com bases/chaves de instalao. 1.2.6 Fusveis SITOR Os fusveis SITOR so fusveis ultra-rpidos apropriados em instalaes industriais para a proteo de semicondutores de potncia, tiristores, GTO's e diodos. Sua construo semelhante aos fusveis NH, sendo necessria a utilizao dos punhos para seu manuseio. Possui Categoria de utilizao gR / aR, atendendo as correntes nominais de 32A a 710 A. Encontrado em dois tamanhos (1e 2), podendo ser usado em AC (at 1000 V) ou DC (at 600 V).

Fusvel SITOR 1.2.7 Fusveis SILIZED Os fusveis ultra-rpidos SILIZED so utilizados na proteo de curto-circuito de semi-condutores e esto adaptados s curvas de carga dos tiristores e diodos de potncia, permitindo quando da sua instalao seu manuseio sem riscos de toque acidental. Sua forma de construo semelhante do DIAZED. Possui categoria de utilizao gR, em trs tamanhos atendem as correntes nominais de 16A a 100A. Limitadores de corrente possuem elevada capacidade de interrupo: 50kA em at 500VCA. Atravs de parafusos de ajuste, evitam alteraes dos fusveis, preservando as especificaes do projeto. Permitem a fixao rpida por engate rpido sobre trilho ou parafusos.

9

Fusveis SILIZED 1.2.8 Fusveis MINIZED Compactos, mono, bi e tripolares, com os minifusveis NEOZED so utilizados na manobra e proteo de circuitos eltricos. Podem ser encontrados em correntes nominais at 63A. A corrente presumida de curtocircuito de 50kA em at 400VCA. Com alavanca de manejo confortvel, possui mecanismo de ao independente do operador, o que garante manobra sob carga. Fornecem total segurana ao toque acidental na montagem ou substituio dos fusveis e nos terminais de ligao. Possui bloqueio mecnico que impede a manobra do seccionador sem fusveis. Alm de possuir uma durabilidade mecnica (em torno de 10.000 manobras), apresenta uma fixao rpida por engate sobre trilho.

Fusvel MINIZED 1.2.9 Fusvel Cartucho para chave tipo Matheus So fusveis destinados operao em redes de distribuio. composto de um elemento fusvel no interior de um cartucho de papelo. Esse fusvel introduzido dentro de outro cartucho Matheus. Tem, alm da funo de proteo, tambm a funo de fixao da parte mvel do cartucho Matheus, que garante que a permanncia na sua posio de funcionamento (vertical). Quando acontece o rompimento do elemento fusvel, a parte mvel do cartucho perde sua fixao e este cai, ficando sustentado por sua parte inferior. Serve, portanto, como sinalizador, indicando aos operadores do sistema eltrico que houve um problema que causou o rompimento do fusvel. Podemos ver esse conjunto montado nos postes onde existem transformadores na rede de distribuio urbana.

10

Elo fusvel para cartucho Matheus

Cartucho tipo Matheus

Chave de Manobra tio MATHEUS: utilizada em sistema de distribuio,uso em redes,onde os esforos provenientes de curto-circuito seja um fator relevante,operada por vara de manobra equipada com gancho para operao sob carga. Como exemplo, abaixo est uma tabela usada para determinao de parmetros de escolha de fusveis. Curvas tempo-corrente mdia para fusveis NH

11

Dimetros de fios prata e cobre para fusveis 1.2.10 DIMENSIONAMENTO DO FUSVEL Para dimensionar um fusvel, devemos usar a seguinte frmula: In = Irb * K, onde: In corrente nominal do fusvel Irb corrente de rotor bloqueado do motor K constante do motor, que varia de 0,3 a 0,5, dependendo da corrente de rotor bloqueado do motor.

2. RELS BIMETLICOS2.1 DEFINIESAs lminas bimetlicas, bastante utilizadas em eletroeletrnica, so construdas pela juno de dois materiais metlicos condutores, com dilataes trmicas diferentes. Ento, quando essas lminas so submetidas a variaes de temperatura, apresentam deformao curvilnea, pois os materiais, apesar de unidos, tm dilatao diferente. 12

Aproveitando as propriedades da conduo e da deformao, essas lminas so utilizadas em vrios tipos de circuitos eltricos e eletrnicos, desempenhando vrias funes, como controle de temperatura, sinalizao, proteo de circuitos. Lminas bimetlicas tm utilizao em eletrodomsticos como ferros eltricos, geladeiras, alm de rels e disjuntores. Os rels so componentes do sistema eltrico que efetuam a comutao (abertura e fechamento) de contatos, abrindo e fechando circuitos, utilizando diversos tipos de construo. Como exemplo, temos os rels magnticos, que utilizam os efeitos eletromagnticos para o seu funcionamento, ou seja, quando o circuito eltrico de sua bobina excitado ocorre a comutao dos contatos pelos efeitos do circuito magntico. Mas h outros tipos de acionamento e formas as mais diversas.

Rel eletromagntico de trava com 1 a 6 contatos reversveis com capacidade de 10A. Tenses disponveis de bobina desde 6VCC at 220VCC e 6 at 440VCA. Os rels bimetlicos so rels baseados no princpio da dilatao de pares bimetlicos sobre os quais so montados os contatos mveis. Quando esse contato percorrido por corrente eltrica, tem uma deformao que proporcional intensidade dessa corrente. Dessa forma, os fabricantes determinam a deformao da lmina bimetlica de acordo com o valor de corrente que percorrer a lmina. Da ser possvel determinar a abertura de um contato dependendo da corrente eltrica que passar por ele, determinando assim um valor de proteo para determinado circuito. Quando corrente acima do previsto passar pelo contato formado pela lmina bimetlica, esta se deformar e o circuito ser aberto, suprimindo a passagem de corrente. Cessando a circulao de corrente pelo circuito, a lmina se resfriar e voltar sua posio inicial, fechando ou no o circuito, dependendo de sua configurao. Os rels bimetlicos so ento utilizados para proteo contra sobrecargas. Conduzem at o valor nominal especificado de corrente, mas interrompem o circuito acima desse valor. Esses rels tm uma faixa de ajuste da corrente de atuao e, dentro dessa faixa, qualquer valor de corrente pode ser selecionado. Rels de sobrecarga so usados para proteger INDIRETAMENTE equipamentos eltricos, como motores e transformadores, de um possvel superaquecimento. O superaquecimento de um motor pode, por exemplo, ser causado por: Sobrecarga mecnica na ponta do eixo; Tempo de partida muito alto; Rotor bloqueado; Falta de uma fase; Desvios excessivos de tenso e freqncia da rede.

Em todos estes casos citados acima, o incremento de corrente (sobrecorrente) no motor monitorado em todas as fases pelo rel de sobrecarga. Podem ser integrados em aparelhos de funes mltiplas, tais como contatores, disjuntores-motores, contatores-disjuntores ou podem ser instalados independentemente. A proteo correta contra as sobrecargas evidente para otimizar o tempo de vida til dos motores, impedindo o funcionamento em condies anormais de aquecimento, assegurando a continuidade de servios das mquinas, equipamentos e instalaes, evitando paradas bruscas e principalmente poder partir novamente o mais rpido possvel aps um disparo nas melhores condies de segurana para os equipamentos e usurios. A seguir sero mostrados figuras de tipos de rels e tabelas com dados tcnicos de rels bimetlicos. 13

Rel Bimetlico da SIEMENS Especificao:

Funcionamento / Indicaes do rel trmico:

Ajuste de escala: permite o ajuste da corrente de atuao do rel, dentro de sua faixa de atuao

boto "reset": manual/automtico (azul): permite a reposio do rel depois de uma atuao por sobrecorrente de modo manual (M ou H) ou automtico (A)

boto "desliga" (vermelho): funo teste/stop: permite o teste de funcionamento do rel (fechamento dos contatos) ou sua parada (abertura dos contatos). Rel Trmico Srie SR-2 STECK, com instrues de operao e ajuste

14

2.2 DIMENSESSo importantes no projeto, por questes de espao, localizao, tamanho de quadro, etc. Abaixo segue um exemplo das dimenses de um rel bimetlico.

Instrues e indicaes para incio da operao do rel: 1. Ajustar a escala corrente nominal da carga. 2. Boto de destravao (azul): Antes de por o rel em funcionamento, premer o boto de destravao. O contato auxiliar ajustado pela fbrica para religamento manual (com bloqueio contra religamento automtico). Comutao para religamento automtico: premer o boto de destravao e gir-lo no sentido anti-horrio, at o encosto, da posio H (manual) para A (automtico). 3. Boto Desliga" (vermelho). O contato auxiliar abridor ser aberto manualmente, se for apertado este boto.

15

4. Indicador Lig./Desl-(verde). Se o rel estiver ajustado para religamento manual, um indicador verde sobressair da capa frontal se ocorrer o disparo (desligamento) do rel. Para religar o rel, premer o boto de destravao. Na posio "automtico", no h indicao. 5. Terminal para bobina do contator, A2. Os terminais do circuito principal dos rels de sobrecarga so marcados da mesma forma que os terminais de potncia dos contatores.

Os terminais dos circuitos auxiliares do rel so marcados da mesma forma que os de contatores, com funes especficas, conforme exemplos acima. O nmero de seqncia deve ser `9' (nove) e, se uma segunda seqncia existir, ser identificada com o zero.

3. RELS TEMPORIZADOS3.1 DEFINIESOs rels temporizados so utilizados quando se necessita controlar o tempo de retardo na comutao de um circuito. Podem abrir ou fechar contatos conforme programao ou ainda fazer as duas aes ao mesmo tempo. So compostos de um contador interno, que ser alimentado quando for necessrio iniciar a contagem de tempo. O contador tem um baixo consumo de energia e os mecanismos de contagem mais utilizados so os mecnicos e os eletrnicos. Utilizados na automao de mquinas e processos industriais, especialmente em seqenciamento, interrupes de comandos e em chaves de partida. A seguir, esto listados alguns termos comuns na literatura tcnica para rels: Pickup: ponto em que a tenso ou corrente injetada sensibilizam o rel de proteo, causando o incio da operao em rels eletrnicos ou digitais e/ou o movimento do disco de induo em rels eletromecnicos; Trip: ponto em que o rel de proteo fecha os contatos de sada. Isso ocorre quando o valor da corrente ou tenso de pickup permanece no sistema por um perodo de tempo especificado pelo usurio ou por um tempo definido por uma curva, tambm pr-determinada pelo usurio; Dropout: retorno dos contatos dos rels de proteo sua posio de repouso ou reset da unidade de proteo aps ter executado com sucesso sua operao.

16

Abaixo, seguem figuras de alguns rels temporizados e suas caractersticas.

CTA Rel de Tempo Rel de tempo com retardo na desenergizao, o rel permanece sempre alimentado. Quando um contato externo se fecha, o rel CTA fecha, conta o tempo pr-ajustado e depois se abre independente do contato externo estar fechado ou no. Possuem diversas opes de tenso de alimentao.

CTAD - Rel de tempo Rel de tempo com retardo na desenergizao, aplicada a tenso de alimentao, o rel CTAD se fecha imediatamente, conta o tempo pr-ajustado e depois se abre. Para repetir o ciclo necessrio interromper e aplicar novamente a tenso de alimentao. Possuem diversas opes de tenso de alimentao.

OPT Rel de Tempo (pequeno) Rel de tempo com retardo na energizao (tamanho pequeno), aplicada tenso de alimentao o rel OPT conta o tempo pr-ajustado e depois fecha. O rel s abre quando a alimentao for interrompida. Possuem diversas opes de tenso de alimentao. 17

Quando excitado, o dispositivo entra em funcionamento. Decorrido o tempo pr-regulado, estabelece-se no temporizador a comutao dos contactos mantendo-se nessa posio enquanto se mantiver excitado

Os Rels temporizadores WEG RTW so dispositivos eletrnicos que permitem, em funo de tempos ajustados, comutar um sinal de sada de acordo com a sua funo. Muito utilizados em automao de mquinas e processos industriais como partidas de motores, quadros de comando, fornos industriais, injetoras, entre outros. Rel de tempo estrela-tringulo Especialmente fabricado para utilizao em chaves de partida estrela-tringulo. Este rel possui dois contatos reversores e dois circuitos de temporizao em separado, sendo um de tempo varivel para controle do contator que executa a conexo estrela, e outro, com tempo pr-estabelecido e fixo (100ms) para controle do contator que executa a conexo tringulo. Funcionamento Aps aplicada tenso nominal aos terminais A1 e A2, o contato de sada da etapa de temporizao estrela comuta (1518). Aps decorrida a temporizao selecionada (0 a 30s), o contato de sada da etapa estrela retorna ao repouso (1516), principiando ento a contagem do tempo fixo (100ms), ao fim do qual atuado o contato de sada da etapa tringulo (2528).

18

Rel de tempo estrela-tringulo

4. TRANSDUTORES4.1 DEFINIESTodo o dispositivo ou equipamento que transforma uma forma de energia em outra forma de energia. Em instrumentao eltrica/eletrnica designa todo o dispositivo ou equipamento que converte qualquer grandeza fsica no eltrica (temperatura, calor, presso) ou mesmo sinais eltricos em um sinal eltrico. No nosso cotidiano estamos cercados de transdutores que nos ajudam em atividades e processos que consideramos simples: na geladeira, ferro eltrico, alarmes, etc. Esses dispositivos nos auxiliam em muitas aplicaes, sejam elas domsticas, comerciais ou industriais. O processamento de sinais realizado atravs de sinais eltricos, pela facilidade de transmisso, manuseio, etc. Ento, quando conseguimos transformar algum tipo de grandeza em grandeza eltrica, torna-se mais fcil medir e controlar essa grandeza. Como exemplo, usa-se sondas em cirurgias, medidores de energia eltrica, sensores nos mais diversos tipos de alarme. Em todas essas aplicaes so utilizados transdutores, para transformao de tipos diferentes de sinais em sinais eltricos e ento ter informaes preciosas sobre essas atividades. Os transdutores so identificados pelas funes que exercem ou por nomes particulares, j consagrados pelo uso. 19

So exemplos de transdutores: Microfone: capta a vibrao mecnica da voz e transforma em sinal eltrico; Termmetro: capta a temperatura do corpo e transforma em sinal eltrico; Cmeras: possui sensores que captam imagens e transformam em sinais eltricos.

4.2 CLASSIFICAO DOS TRANSDUTORESPodemos classific-los com base em: No princpio eltrico de funcionamento; Na aplicao a que se destinam; Na quantidade fsica, propriedade ou condio que medida. Outro processo usual de classificao consiste na diviso em dois grandes grupos: Passivos: precisam de uma fonte de alimentao externa; Ativos: auto-alimentados geram na sada uma tenso ou corrente.

4.3 SELEO DE TRANSDUTORESPara selecionarmos transdutores, devemos considerar os seguintes parmetros: Utilizao (ou limites de utilizao); Sensibilidade; Freqncia (ou tempo) de resposta; Compatibilidade com o meio ambiente; Preciso; Caractersticas eltricas; Condies de aplicao e robustez.

4.4 ALGUNS TIPOS DE TRANSDUTORES Transdutores resistivos Transdutores de medida de deslocamento Transdutores capacitivos Transdutores indutivos Transdutores piezoelctricos Transdutores fotoelctricos (fotocculas) Transdutores de medida de temperatura (termostatos)

Na tabela abaixo, so dadas referncias de tipos de transdutores, indicando a grandeza a ser medida, a grandeza que varia no transdutor e o nome do transdutor ou da grandeza resultante.

20

Grandeza a medir Temperatura de gases lquidos e slidos Desvio angular Desvio angular Fora Vibrao Intensidade de iluminao Caudal Umidade relativa Ponto de orvalho

Grandeza do parmetro Resistncia, etc Impulsos de tenso Resistncia Resistncia Tenso Resistncia Impulsos de tenso Capacidade Resistncia Amplitude duma tenso sinusoidal; desfasagem em relao a uma senoide de referncia; atraso temporal dum trem de impulsos Contato eltrico Contato eltrico

Grandeza Medida ou Instrumento de Medio Temperatura Tacmetro Potencimetro Sensor de membrana Sensor de vibrao LDR Transdutor de caudal Transdutor de umidades Transdutor de orvalho ou condensao Transdutores de ultrasons

Distncia Grandeza Digital: Interrupo de corrente Grandeza Digital: Interrupo de corrente

Sensor de nvel Bimetal

A seguir, veremos alguns exemplos fsicos de transdutores. TRANSDUTORES DE CORRENTE OU TENSO EFICAZES (RMS) TGE 200 So utilizados para medio da corrente ou tenso eficazes de uma instalao. Estes transdutores necessitam de fonte de alimentao mesmo com sada 10mA. A figura mostra que o sinal de entrada (tenso ou corrente) convertido em tenso alternada retificada em onda completa e transformado em funo quadrtica. Este sinal amplificado e convertido em corrente na sada.

21

TRANSDUTORES DE POTNCIA ATIVA E REATIVA TGE 200 Medem as potncias ativa e reativa de um sistema eltrica, proporcionando condies de anlise do fator de potncia dessa instalao.

Estes transdutores necessitam de uma fonte auxiliar de alimentao. A unidade bsica de medio fornece uma sada de -1mA.0...+1mA que pode ser amplificada para a sada escolhida conforme tabela 1 mediante um amplificador adequado. O circuito detecta a potncia real mesmo quando a forma de onda da entrada estiver distorcida. O diagrama de bloco da figura 9 mostra que os sinais de corrente de tenso so modulados e uma seqncia de pulsos retangulares gerada, com altura proporcional tenso instantnea e largura proporcional corrente instantnea. A integrao desse sinal proporcional potncia medida. O circuito dispe ainda de proteo contra transitrios e sobrecarga. Vide a tabela 5 quanto aos tipos oferecidos.

Transdutores para medio de temperatura de gases e slidos

Termistor estanque, para medio de temperatura de lquidos

22

Transformadores de Potencial (TPs): So utilizados na medio e proteo. Atravs de um valor de tenso mais alto fornecem um pequeno sinal que enviado ao controle. Alm de outras aplicaes, so encontrados nas cabines de entrada de energia, fornecendo a tenso secundria de 220V, em geral, para alimentar os dispositivos de controle da cabine reles de mnima e mxima tenso (que desarmam o disjuntor fora destes limites), iluminao e medio. A tenso de primrio alta, 13.8Kv ou maior. O ncleo de chapas de ao-slicio, envolvido por blindagem metlica, com terminais de alta tenso afastados por cones salientes, adaptados a ligao s cabines. Podem ser mono ou trifsicos. Permitem informaes sobre falta de fase, valor da tenso, etc.

Transformadores de Corrente (TCs): So utilizados tambm em medio e proteo eltrica. Atravs de um valor alto de corrente, fornece um pequeno sinal para o controle. Usado na medio de corrente, em cabines e painis de controle de mquinas e motores. Consiste num anel circular ou quadrado, com ncleo de chapas de ao-slicio e enrolamento com poucas espiras, que se instala passando o cabo dentro do furo, este atua como o primrio. A corrente medida por um ampermetro ligado ao secundrio (terminais do TC). especificado pela relao de transformao de corrente, com a do medidor sendo padronizada em 5A, variando apenas a escala de leitura e o nmero de espiras do TC.

Rel fotoeltrico: Destinado a comandar automaticamente circuitos de iluminao, acendendo as lmpadas ao anoitecer e apagando-as ao amanhecer. Tenso de alimentao de 110, 220VCA ou 24VCC.

23

Para desenvolvimento de medidores ou reguladores de velocidade angular com indicao do sentido de rotao. O dispositivo consta de um disco ptico e um conjunto led fototransistor

A resistncia eltrica do dispositivo varia com a fora aplicada na superfcie da membrana: a resistncia varia entre aprox. 2MOhm e 1kOhm para foras entre 10g e 10Kg.

Caudalmetro eletromagntico do tipo indutivo. O dispositivo gera uma tenso alternada de freqncia proporcional ao valor do caudal.

Este dispositivo consiste num condensador varivel, cuja capacidade funo da umidade relativa do ar. Os circuitos de interface mais usados recorrem a um oscilador RC, em que C a capacidade do sensor. A grandeza de sada assim a freqncia de oscilao do oscilador, que ser portanto funo da umidade relativa do ar

5. CONTATORES5.1 DEFINIESDispositivo de manobra mecnico, acionado eletromagneticamente, construdo para uma elevada freqncia de operao, que tem uma nica posio de repouso e capaz de estabelecer, conduzir e interromper correntes em condies normais do circuito, inclusive sobrecargas no funcionamento. O contator de acordo com a potncia (carga), um dispositivo de comando e pode ser utilizado individualmente, acoplado a rels de sobrecorrente, na proteo de sobre-cargas. Basicamente existem contatores principais e contatores auxiliares. As categorias de emprego identificam claramente a correspondncia com a corrente nominal de servio (In) ou com a potncia nominal do motor e a tenso nominal (Vn). Os principais elementos construtivos de um contator so: Contatos; Ncleo; 24

Bobina; Molas; Carcaa.

- Contato principal: aquele componente de ligao que, em estado fechado, conduz a corrente do circuito principal, de valor mais alto. Os contatos principais de um contator so dimensionados com o objetivo principal de estabelecer e interromper correntes de motores, podendo ainda, acionar cargas resistivas, capacitivas e outras. - Contatos auxiliares: So dimensionados para a comutao de circuitos auxiliares para comando, sinalizao e intertravamento eltrico, entre outras aplicaes. O formato dos contatos auxiliares est de acordo com a funo: normalmente aberto (NA ou NO) ou normalmente fechado (NF ou NC), podendo ser ainda adiantados ou retardados, dependendo da linha e modelo do contator utilizado.

- Acionamento: Semelhante ao rel eletromagntico, o campo magntico produzido atravs da bobina, atraindo a parte mvel dos contatos, fazendo assim a movimentao dos contatos principais e auxiliares. - Nomenclatura de contatos: A identificao dos terminais de contatores e rels associados tem por finalidade fornecer informaes a respeito da funo de cada terminal ou sua localizao com respeito a outros terminais ou para outras aplicaes: Bobinas: So identificadas de forma alfanumrica com A1 e A2.

25

Terminais do circuito principal (fora): So identificados por nmeros unitrios e por um sistema alfanumrico. Os terminais 1L1, 3L2 e 5L3 voltam-se para a rede (fonte) e os terminais 2T1, 4T2 e 6T3 para a carga.

Terminais de contatos auxiliares: Os terminais dos circuitos auxiliares devem ser marcados ou identificados nos diagramas, atravs de figura com dois nmeros, a saber: A unidade representa a funo do contato; A dezena representa a seqncia de numerao. O exemplo abaixo ilustra este sistema de marcao:

Nmero de funo: Os nmeros de funo 1 e 2 so prprios de contatos normalmente fechados e 3 e 4 prprios de contatos normalmente abertos. Os traos antes dos nmeros indicam a seqncia. Os nmeros de funo 5 e 6 so prprios de contatos NF retardados na abertura, enquanto os nmeros de funo 7 e 8 so prprios de contatos NA adiantados no fechamento. 5 Contato normalmente fechado, atrasado na abertura. 6 7 Contato normalmente aberto, adiantado no fechamento. 8 Nmero de seqncia: Os terminais pertencentes a um mesmo elemento de contato devem ser marcado com o mesmo nmero de seqncia. Logo, todos os contatos de mesma funo devem ter nmeros de seqncia diferentes. 26

5.2 TERMINOLOGIA (Simplificada)A seguir esto termos da linguagem tcnica no trabalho com circuitos de comando: Corrente Nominal de Operao (Ie) Corrente que pode ser interrompida por um dispositivo de manobra, em condies normais de operao. Corrente Nominal de Servio (In) Corrente que funo das condies de operao de um circuito, determinada pelas condies de emprego, em funo da qual so escolhidos os diversos dispositivos. Corrente de Partida Corrente que um motor consome, quando ligado porm ainda em repouso. Seu valormdio cerca de 6 a 8 vezes a corrente nominal nos motores de gaiola. Corrente de Pico Mximo valor instantneo de corrente, por exemplo no ato da ligao. Corrente Trmica ao ar livre (Ith) a mxima corrente utilizada para testes de ensaio da elevao da temperatura ao ar livre, em 8 horas sob carga. Tenso Nominal (Vn) Valor eficaz da tenso pelo qual um dispositivo de manobra designado.

5.3 ESPECIFICAES DO CONTATOR PARMETROS Definir categoria de Emprego Identificar Corrente Nominal e Tenso Nominal. Identificar Tenso de Comando da Bobina. Definir nmero de Contatos Auxiliares. Verificar vida til quando aplicvel. Selecionar Rel de Sobrecarga.

5.4 CLASSIFICAO DOS CONTATORESA classificao dos contatores feita em categorias para orientar o usurio para no usar um contator no adequado para a sua aplicao. Um usurio no informado pode empregar um contator muito caro com uma vida eletro-mecnica maior que a necessria, ou, ao contrrio, usar um contator de baixo custo com vida eletro-mecnica menor que a necessria. A norma IEC 947-4 apresenta a seguinte classificao: Contatores em CA : 27

AC-1: se aplica a todos aparelhos em CA com fator de potncia 0,95. Utilizao: aquecimento, distribuio. AC-2: se aplica aos motores de anis: para partida, frenagem em contracorrente ou acionamento por pulsos. AC-3: se aplica aos motores em Gaiola com interrupo de In. Utilizao: elevadores, escadas rolantes, correias transportadoras, compressores, bombas, misturadores no metlicos, climatizadores. AC-4: nestas categorias os contatores so empregados nos casos em que h frenagem por contracorrente e acionamento por pulsos tanto nos motores em gaiola como nos com anis. Contatores em DC a IEC 947-4 estabelece a seguinte classificao: DC-1: os contatores desta categoria se destinam a operar aparelhos cujas constante de tempo (C/R) inferior ou igual a 1 ms. DC-2: neste caso os contatores podem ser aplicados para partida, frenagem contracorrente bem como acionamento por impulsos de motores shunt; a constante de tempo deve ser inferior ou no mximo igual a 2 ms. DC-5: os contatores desta classe so aplicados na partida, frenagem contracorrente e acionamento por pulsos de motores srie com constante de tempo 7,5 ms. O contator deve ser capaz de estabelecer um pico de corrente com valor igual a 2,5 vezes corrente nominal e interromper a mesma corrente sob uma tenso que pode chegar a ser igual da rede.

Contator para manobra de motores com rotor gaiola, com desligamento em regime de carga.

6. TENSES NO CIRCUITO TRIFSICO6.1 DEFINIESA tenso entre duas fases quaisquer de uma linha trifsica a mesma, sendo esta a sua referncia de tenso (tambm chamada tenso de linha ou tenso entre fases). Transformadores (e outros elementos trifsicos como motores) podem ter seus enrolamentos ligados em dois arranjos distintos: tringulo e estrela. A Figura abaixo mostra o esquema tpico de uma ligao de um transformador para a distribuio secundria. O primrio tem seus enrolamentos ligados em tringulo e, assim, cada um recebe a tenso de 13,8 kV (poderia ser tambm em estrela mas foi colocado desta forma para visualizar as diferenas). J o secundrio tem os enrolamentos ligados em estrela e o n central chamado de neutro, o que adiciona um quarto condutor ao circuito (so os 4 fios que se v na parte intermediria dos postes). O condutor neutro geralmente ligado a um aterramento ficando, portanto, com um potencial nulo em relao terra. Nesta configurao, a tenso entre fases igual a 1,73 vezes a tenso entre fase e neutro. Esse arranjo d uma flexibilidade na ligao aos consumidores. Para a maioria dos consumidores de pequeno porte os 127 V de uma fase e o neutro so suficientes, o que chamado de ligao monofsica (s uma fase). Se o consumidor tem um nmero de cargas maior, pode ser interessante fornecer duas fases e o neutro (ligao bifsica), para um melhor equilbrio de cargas na rede. Notar que o consumidor bifsico tem, alm dos 127 V entre fases e neutro, a tenso de 220 V entre fases. Assim, ele pode optar por usar esta tenso para aparelhos de maior potncia (chuveiro, por exemplo), a fim 28

de reduzir o custo da instalao (bitola menor do condutor). A ligao trifsica deve ser usada se o nmero de cargas ainda maior e/ou se existem equipamentos trifsicos como motores. Lembrar que motores trifsicos so mais simples e eficientes e apresentam menos problemas que os monofsicos.

Para consumidores de grande porte (indstrias, supermercados, etc.) ligados distribuio primria e que tm, portanto, suas prprias subestaes, existem padres mais elevados de tenso para menores custos das instalaes. Valores usuais so 220/380 V ou 254/440 V ou maiores. Definindo: Tenso de linha V: tenso entre duas fases da linha (primrio). Corrente de linha I: corrente que circula por cada fase (primrio). Tenso de fase Vf: tenso sobre a carga (secundrio). Corrente de fase If: corrente que circula pela carga (secundrio).

Na configurao tringulo, a tenso de linha igual de fase. Assim: V = Vf e, para a corrente, I = 1,73*If. Na configurao estrela, a corrente de linha igual de fase. Assim: I = If e, para a tenso, V = 1.73*Vf. Para a potncia, vale em ambos os casos: Potncia aparente P = 1,73* V I. Potncia ativa PA = 1,73* V I cos . Potncia reativa PR = 1,73* V I sen 29

Onde cos o fator de potncia, que a relao entre potncia ativa e potncia aparente. Obs.: todas essas igualdades supem um sistema equilibrado, isto , as tenses entre fases so idnticas e as cargas c tambm. Agora um exemplo prtico: suponhamos que V = 220 V e que as cargas c sejam os enrolamentos de um motor trifsico com tenso nominal de 220 V. Assim, na configurao tringulo, o motor estar operando em condies normais, pois a tenso em cada enrolamento ser 220 V. A corrente If depender da potncia do motor. Entretanto, se ligado em estrela, a tenso em cada enrolamento ser Vf = 220/1,73. Isto significa que o motor ir operar com uma potncia menor. Logo que so ligados, isto , na partida, os motores demandam um pico elevado de corrente da rede pois ainda no atingiram a rotao nominal. Se a partida dada na configurao estrela, o pico ser menor devido menor tenso em cada enrolamento. Essa tcnica bastante utilizada para reduzir os picos de partida e chamada de partida em estrela-tringulo. Isso feito por um conjunto de chaves magnticas que ligam o motor na configurao estrela e certo tempo depois comutam para o tringulo. A comutao pode ser manual ou automtica com temporizadores.

7. MOTORES7.1 DEFINIESOs motores so mquinas que recebem energia eltrica da rede caracterizada por tenso, corrente e fator de potncia e fornecem energia mecnica no seu eixo caracterizada pela rotao e conjugado.

7.2 TIPOSSo os seguintes os tipos de motores a serem considerados: 7.2.1 Motores de induo tipo Gaiola: nestes motores h: Um estator com enrolamento montado na carcaa do motor que vai fornecer o campo girante do motor; Um rotor com o enrolamento constitudo por barras curto-circuitadas que sob ao do campo girante ir fornecer energia mecnica no eixo do motor. Rotor, carcaa, rolamento, prisioneiro, ventilador, tampa, escudo. Quando o motor energizado (partida) ele funciona como um transformador com o secundrio em curtocircuito e, portanto, exige da linha uma corrente muito maior que a nominal, podendo chegar a 7 vezes a corrente nominal. medida que o campo girante "arrasta" o rotor aumentando sua velocidade a corrente vai diminuindo at atingir a corrente nominal quando a rotao atinge seu valor nominal. Se o motor energizado em vazio ele adquire rapidamente sua velocidade nominal e a diminuio da corrente ser, correspondentemente, rpida tambm. Nesta situao, o motor pode partir com uma tenso bem abaixo da nominal (5O%, por exemplo) e quando sua velocidade chega prxima ao valor nominal, a tenso retorna a100% do seu valor. 7.2.2 Motores de induo com rotor bobinado: Os enrolamentos do rotor so anlogos aos do estator e os terminais so ligados a 3 anis coletores com escovas. Os motores com rotores bobinados e anis encontram seu maior campo de aplicao quando h necessidade de torques elevados de partida. A partida feita introduzindo-se um resistor em srie com o enrolamento do motor atravs dos anis. Com isto, reduzida a corrente sem diminuir ou mesmo aumentar o torque de partida. Se forem usados diferentes valores de resistores pode-se conseguir valores elevados do torque na partida (por exemplo 3 vezes o torque nominal) com uma corrente de partida 1,5 vezes a nominal. A contra-partida o aumento das perdas. 30

7.2.3 Motores de corrente contnua: Nestes motores o controle da velocidade feito pelo insero de resistores com derivaes que permitem ir reduzindo gradativamente o valor da resistncia e, ao mesmo tempo, obter um elevado torque de partida. F(N) = L 2 l B sin Torque igual a: T=KI ( = fluxo de campo) Sua velocidade estiver prxima da nominal poder ser alimentado com sua tenso nominal. Se o motor partir "em carga" a situao mais complicada, pois se tentarmos dar a partida com 50% da tenso nominal ele pode no conseguir atingir sua rotao nominal e comear a aquecer por estar com uma corrente maior que a nominal. Isto acontece porque o conjugado oferecido pelo motor no seu eixo ser menor quando a tenso for menor (a corrente menor e a energia eltrica de entrada ser menor e portanto a energia mecnica disponvel no eixo ser menor). Ser preciso partir com 65%, 80% ou 100% da tenso nominal com correntes correspondentemente maiores e solicitaes eltricas aos contatores (e aos circuitos) cada vez maiores. As empresas fornecedoras de energia eltrica (as concessionrias) exigem que haja uma limitao da corrente de partida dos motores, de acordo com as condies do seu sistema: a potncia instalada disponvel (gerada ou comprada) e o dimensionamento dos condutores. Esta exigncia feita para no prejudicar a qualidade da energia fornecida, pois no momento da partida de um motor grande de um consumidor haver uma queda de tenso nos alimentadores e outros consumidores recebero a energia sob uma tenso mais baixa. Uma concessionria de uma pequena cidade ir, pois, exigir reduo da corrente de partida em motores pequenos enquanto que concessionrias de grandes cidades podero admitir a partida direta (com 100% da tenso) de motores bem maiores.

Para reduzir a tenso de entrada, podem ser usados: Resistores ou indutores em srie Transformadores ou auto-transformadores Chaves estrela-tringulo Chaves compensadoras

7.3 CORRENTE DE PARTIDAOs motores eltricos so construdos obedecendo a normas, segundo o uso a que se destinam, que os padronizam conforme definies da NEMA ou da ABNT. (Dever constar na plaqueta de identificao a letra correspondente ao seu padro construtivo). A NEMA define os cdigos de letras conforme a tabela abaixo: Letra Cdigo KVA que o motor necessita para partida direta (por KVA) A 0,00 a 3,14 B 3,15 a 3,54 C 3,55 a 3,99 D 4,00 a 4,49 E 4,50 a 4,99 F 5,00 a 5,59 G 5,60 a 6,29 31

H J K L M N P R S T U V

6,30 a 7,09 7,10 a 7,99 8,00 a 8,99 9,00 a 9,99 10,00 a 11,19 11,20 a 12,49 12,50 a 13,99 14,00 a 15,99 16,00 a 17,99 18,00 a 19,99 20,00 a 22,39 22,40

Para a ABNT, 5 cdigos so definidos, conforme a tabela seguinte: Letra Cdigo Corrente de partida direta (Motores com enrolamento tipo gaiola) A ALTA At 6 x IN B NORMAL 3,80 a 6,00 x IN C NORMAL 3,80 a 6,00 x IN D NORMAL 3,80 a 6,00 x IN F BAIXA At 4 x IN Onde: IN = Corrente Nominal do motor. IP = Corrente de Partida do motor.

8. PARTIDA DE MOTORES8.1 DEFINIESPara o uso de grandes motores, devemos ter um cuidado especial na partida, pois nesses casos, como a corrente de partida nos motores chega a 8 vezes em mdia o valor da corrente nominal, a rede dever fornecer valores muito grandes de corrente, o que pode causar uma srie de danos ao sistema eltrico e aos prprios motores. Para minimizar os efeitos da partida desses motores usamos mtodos para diminuir a corrente na partida. Veremos alguns deles, principalmente a partida usando chave estrela/tringulo.

8.2. TIPOS DE PARTIDA8.2.1 Chave de Partida direta manual o mtodo mais simples, em que no so empregados dispositivos especiais de acionamento. A chave de comando direto existe em grande nmero de modelos e diversas capacidades de corrente.

32

Os motores somente podem partir diretamente desde que sejam satisfeitas as seguintes condies: A corrente nominal da rede to elevada que a corrente de partida do motor no relevante; A corrente de partida do motor de baixo valor porque sua potncia pequena; A partida do motor feita sem ou com mnima carga, o que reduz a corrente de partida. Nas concessionrias de fornecimento de energia eltrica permite-se partida direta de motores trifsicos at 5 CV em 220V e de 7,5CV em 380V. 8.2.2 CHAVES ESTRELA/TRINGULO Na escolha da chave ET, deve-se considerar que no momento da partida (Y) em estrela, a corrente e o momento de partida ficam reduzidos a aproximadamente 1/3 dos seus valores correspondentes na ligao direta. Destinam-se a partida de motores trifsicos com rotor em curto-circuito. Este tipo de chave somente se aplica para motores cuja tenso nominal em tringulo coincide com a tenso nominal entre fases da rede alimentadora, portanto um motor 220/380 Y no pode ser ligado com chave estrela tringulo em uma rede de 380 V entre fases. fundamental para a partida que o motor tenha a possibilidade de ligao em dupla tenso, ou seja, em 220/380V, em 380/660V ou 440/760V. Os motores devero ter no mnimo seis bornes de ligao. A partida estrela-tringulo poder ser usada quando a curva de conjugado do motor suficientemente elevada para poder garantir a acelerao da mquina com a corrente reduzida. Na ligao estrela, a corrente fica reduzida para 25 a 33% da corrente de partida na ligao tringulo. O conjugado resistente da carga no poder ultrapassar o conjugado de partida do motor nem a corrente no instante da mudana para tringulo poder ser de valor inaceitvel. Existem casos onde este sistema de partida no pode ser usado. Motores que possuem tenso nominal de operao acima de 660V devero possuir um sistema de isolao especial, apto a esta condio. So empregadas para o arranque de motores trifsicos, tendo por finalidade reduzir a corrente de partida, de modo a limitar a queda de tenso na linha de alimentao. A utilizao deste tipo de chave muitas vezes imposta pela prpria concessionria de energia eltrica de forma a no sobrecarregar suas linhas por ocasio da partida de motores eltricos de potncia mais elevada (consulte a concessionria da regio onde ser feita a instalao). Existem casos que pelas caractersticas de algumas mquinas, obrigatoriamente devemos utilizar este tipo de chave. So mquinas com volantes superdimensionados (prensas em geral), trefiladeiras, esteiras transportadoras, mquinas injetoras, picadeiras, etc. A chave estrela tringulo em geral s pode ser empregada em partidas de mquinas em vazio, isto , sem carga. Somente depois de ter atingido a rotao nominal, a carga poder ser aplicada. 33

8.2.2.1 Chaves Manuais Estrela-Tringulo: Como o prprio nome sugere, necessita de um operador para realizar a comutao de estrela para tringulo. O motor energizado com Vn/1,73 at se aproximar de sua velocidade nominal e nesse instante o operador muda a chave para a outra posio em que o motor passa a ser alimentado com sua tenso nominal. necessrio que os terminais das bobinas sejam acessveis para que sejam feitas as conexes. Na alimentao so instalados disparadores de sobrecarga em duas fases para desligamento em caso de sobrecarga no motor. instalada tambm uma bobina de tenso nula entre duas fases da alimentao, o que permite desligar o motor remotamente, desligar o motor em caso de sobrecarga diretamente em duas fases e indiretamente na terceira fase. Continuava a ser necessria a partida no local, o uso de fusveis para proteo contra os curto-circuitos e no se podia melhorar o torque de partida que ficava reduzida a (1/3), j que ele proporcional ao quadrado da tenso aplicada na hora da partida. 8.2.2.2 Chaves Estrela-Tringulo automticas Com a melhoria da qualidade dos contatores e o abaixamento do seu custo, as chaves manuais foram substitudas por chaves automticas constitudas por conjuntos de contatores dentro de uma caixa metlica. Com isto foram suprimidas algumas das desvantagens das chaves manuais e as novas chaves permitiram: Partida e parada no local ou distncia. Disparadores de sobrecarga nas trs fases Desligamento da chave quando h falta de tenso qualquer das 3 fases. Dispensar o uso de fusveis pelo uso de modernos disjuntores limitadores. Durabilidade elevada, de acordo com a vida eltrica dos contatores Passagem da posio partida para a posio marcha automaticamente, comandada por disparadores de tempo ajustados para cada caso e sensores de velocidade instalados nos motores.

8.3 APLICAOGuinchos, prensas viradeiras, prensas excntricas, prensas guilhotina, mquinas operatrizes em geral, mquinas agrcolas, construo civil e outras.

8.4 OBSERVAES A chave estrela-tringulo muito utilizada por seu custo reduzido em relao a outros tipos de chave vantagem. No tem limite quanto ao seu nmero de manobras - vantagem. Os componentes ocupam pouco espao - vantagem. A corrente de partida fica reduzida para aproximadamente 1/3 - desvantagem. A chave s pode ser aplicada a motores cujos seis bornes ou terminais sejam acessveis - desvantagem. A tenso da rede deve coincidir com a tenso em tringulo do motor - desvantagem. Com a corrente de partida reduzida para aproximadamente 1/3 da corrente nominal, reduz-se tambm o momento de partida para 1/3 - desvantagem. Caso o motor no atingir pelo menos 90% de sua velocidade nominal, o pico de corrente na comutao de estrela para tringulo ser quase como se fosse uma partida direta, o que se torna prejudicial aos contatos dos contatores e no traz nenhuma vantagem para a rede eltrica - desvantagem. 34

Os motores devero ter no mnimo 6 bornes de ligao. Estes so numerados e ligados nos terminais correspondentes da chave. Em caso de motores com 12 bornes, estes devero ser ligados em pares.

Aspecto externo de chave de partida estrela/tringulo WEG

Chave de partida blindada, indicada para ambientes contendo gases inflamveis como Usinas, Indstrias Qumicas, Refinarias, etc.

35

Acima esto esquemas de vrios tipos de circuitos de partida, que so utilizados em diferentes situaes. A parte do circuito mais escura o circuito principal (corrente alta) e a parte mais clara o circuito de comando (corrente baixa).

8.5 ACIONADORES DE PARTIDA SUAVE (SOFT STARTER)Um acionador de partida suave uma outra forma de acionador de partida de tenso reduzida para os motores de induo de C.A. O funcionamento do acionador de partida suave similar insero de uma resistncia em srie com a fonte do motor. Inicia-se com um grande valor de resistncia e, a medida que a velocidade do motor vai se aproximando da nominal, o valor dessa resistncia vai diminuindo suavemente, evitando variaes bruscas na velocidade. O acionador de partida suave emprega dispositivos de estado slido para controlar o fluxo e conseqentemente a tenso aplicada ao motor. Na teoria, os acionadores de partida suave podem ser conectados em srie com a tenso de linha aplicada ao motor, ou podem ser conectados dentro do lao do delta de um motor conectado em delta, controlando a tenso aplicada a cada enrolamento. 8.5.1 Controle da Tenso 36

O controle da tenso conseguido por meio de dispositivos de estado slido, que funcionam como chaves em srie em uma ou mais fases. Os componentes abaixo so utilizados como chaves de estado slido: 1 TRIAC conectado por fase

1 SCR e 1 diodo em anti-paralelo conectados.

2 SCR em anti-paralelo conectados por fase.

8.5.2 Chaves de estado slido A tenso mdia controlada variando o ngulo da conduo das chaves. Aumentar o ngulo da conduo aumentar a tenso mdia da sada. Controlar a tenso mdia da sada por meio de chaves do estado slido tem algumas vantagens. Uma delas a melhoria da eficincia na partida, devido s menores perdas de energia. Uma outra vantagem do acionador suave de partida que a tenso mdia pode facilmente ser alterada para servir a outras circunstncias requeridas. Pela variao do ngulo da conduo, a tenso da sada pode ser aumentada ou reduzida, e esta pode ser conseguida automaticamente por controle eletrnico. O acionador de partida suave pode ser projetado controlar somente uma fase, reduzindo o torque mas no a corrente em duas fases, (o conjunto SCR/diodo no pode ser usado nesta conexo)

Ou duas fases, que reduzem o torque, mas a corrente no ser reduzida nem sero balanceada, e podero aparecer correntes de seqncia negativa que aquecem o rotor e que reduzem o torque de partida (SCR/diodo no pode ser usado nesta conexo).

Ou trs fases, reduzindo a corrente e o torque, fornecendo os melhores resultados para o torque gerado na partida.

37

Grfico demonstrativo da variao da tenso, desde o menor valor na partida at o valor nominal. Notamos que no h variao brusca de tenso acontecendo o mesmo com a velocidade. O tempo de subida ajustvel.

Chave Soft Starter SIRIUS compacta para motores de baixa potncia

9. BOTES9.1 DEFINIESSo os componentes que nos permitem realizar os acionamentos nos circuitos, como ligar e desligar motores, acionar ou desligar bombas, etc. So encontrados em diversos tipos e tamanhos, de acordo com sua utilizao. Nas prximas figuras aparecem alguns tipos.

Boto acionador simples, em vrias cores

Boto cogumelo sem trava, vrias cores

Boto de Emergncia: gira ou puxa para soltar

38

Boto de emergncia com chave

10. SINALEIROS10.1 DEFINIESTem a finalidade de indicar o status de um circuito, facilitando para os operadores o reconhecimento das diversas situaes da operao. Nas figuras abaixo esto alguns exemplos.

Sinaleiro Difuso

Sinaleiro Refratrio vrias cores

11. TERMINOLOGIA Acionamento Manual: Componente mecnico de acionamento de um equipamento. Exemplo: boto de comando, alavanca, etc. Acionamento por corrente alternada (CA): Circuito de comando alimentado por corrente alternada. Acionamento por corrente continua (CC): Circuito de comando alimentado por corrente contnua. Boto: Designao dada a dispositivos de comando, aos quais pertencem os botes de comando de diversos tipos, que possibilitam o acionamento ou interrupo da corrente de comando. Podem ser do tipo pulsante ou travante, com contatos normalmente abertos ou normalmente fechados, ou ambos. Boto de comando de fim de curso: Boto acionado mecanicamente para sinalizao, comando e limitao de curso. O miolo da botoeira que contm os contatos e os terminais do dispositivo fim de curso. Boto Sinalizador: Botoeira com boto transparente de forma tal, que se obtenha, assim como no sinalizador luminoso, uma indicao tica dada por uma lmpada embutida no mesmo. Capacidade de Interrupo: Mxima corrente que um dispositivo de manobra ou proteo (contator, disjuntor, chave seccionadora, etc) pode interromper em condies definidas. 39

Categoria de Emprego: Classificao dos dispositivos de comando de cargas de acordo com as finalidades para as quais so previstos. Chave: Dispositivo de manobra mecnico, capaz de ligar, conduzir e interromper correntes sob condies de sobrecarga previstas e, tambm, de conduzir por tempo especificado, correntes sob condies anormais pr-estabelecidas, tais como as de curto-circuito. Certos tipos de chaves podem ligar mas no interromper correntes de curto-circuito. Chave Principal: Dispositivo que comanda o circuito principal de alimentao, ligado direto ao consumidor, passando atravs desse a corrente de operao. Chave Seccionadora: Dispositivo que na condio aberta, satisfaz as exigncias de distncia de isolao especificadas. Chave Seccionadora sob Carga: Dispositivo que permite operar o circuito com sua carga ligada. Circuito auxiliar ou de comando: Circuito por onde so acionados os dispositivos de manobra. Pode ser usado para fins de medio, comando, travamento e sinalizao. Circuito principal: Circuito formado pelas partes mais importantes, incluindo os contatos principais, destinados a conduzir a corrente de operao. Contato: Parte de um dispositivo de manobra, atravs da qual um circuito ligado ou interrompido: Contato NF (Normalmente Fechado): Contato que abre, quando do estabelecimento, e fecha quando da interrupo; Contato NA (Normalmente Aberto): Contato que fecha, quando do estabelecimento, e abre quando da interrupo; Contato auxiliar: Contato de chave auxiliar; Contato inserido em um circuito auxiliar e operado mecanicamente pelo contator. Contato de selo: um contato auxiliar do contator, que tem a finalidade de selar a alimentao da bobina do contator. Este contato ligado em paralelo com o boto de ligao do contator. Contato principal: Contato no circuito principal de um dispositivo de manobra; Contato inserido no circuito principal de um contator, previsto para conduzir na posio fechada, a corrente desse circuito. Corrente de curto-circuito: Designao genrica para a corrente possvel de ocorrer no local de instalao de um dispositivo de manobra, quando os terminais esto curto-circuitados. Corrente nominal: Corrente de operao de um circuito, determinada pelas condies de emprego, em funo da qual so escolhidos os diversos dispositivos. Corrente de partida: Corrente que o motor consome quando ligado, porm ainda em repouso (na partida ou frenagem). Seu valor mdio de seis a nove vezes a corrente nominal dos motores. Sobrecarga: Quando ultrapassado o valor da corrente nominal de um equipamento eltrico. Pode ser por excesso de carga no eixo do motor ou defeito mecnico no motor ou acoplamentos. Nvel de Isolamento: Conjunto de valores de tenso suportveis nominais que caracterizam o isolamento de um equipamento eltrico em relao a sua capacidade de suportar solicitaes dieltricas. Partida lenta: So partidas em que a inrcia de carga alta, provocando um tempo de partida acima de: 5s partida direta; 10s partida estrela-tringulo; 15s partida compensadora; 10s partida estrela srie-paralelo. Proteo do motor: Proteo contra efeitos de sobrecarga e curto-circuito sobre o motor, isto , proteo da instalao do enrolamento contra aquecimentos e esforos eletrodinmicos inadmissveis atravs de: Rel trmico de sobrecarga; 40

Sondas trmicas; Fusveis; Disjuntores. Seletividade: Operao conjunta dos dispositivos de proteo que atuam sobre os de manobra ligados em srie para a interrupo escalonada de correntes anormais (por exemplo, curto-circuito). O dispositivo de proteo deve interromper a parte do circuito de fora imediatamente anterior a falha. Os demais dispositivos de manobra devem permanecer ligados, a no ser que o dispositivo anterior tenha falhado e assim sucessivamente. Vida til mecnica: Caracterizada pela resistncia ao desgaste do equipamento, sendo determinado pelo nmero de manobras sem carga que o equipamento pode realizar sem defeitos mecnicos.

12. FRMULAS PARA CLCULO DE ENERGIA ELTRICA

41

42

BIBLIOGRAFIA Anzenhofer et al, ``Eletrotcnica para Escolas Profissionais". Ed. Mestre Jou. WEG, Manual de Acionamentos Eltricos. Ohms Material Eltrico e Eletrnico catlogo de equipamentos www.ohm.com.br PLANO P, - (16) 237.2589 - ARARAQUARA/SP-BRASIL material didtico, apostilas Eletrnica Industrial Editora HEMUS 3 vol SIEMENS Automao equipamentos eletroeletrnicos www.siemens.com.br WEG motores e eletroeletrnica catlogo de equipamentos Metalex material eletroeletrnico www.metalex.com.br Induspel eletroeletrnica www.induspel.com.br Engro instrumentos eltricos www.engro.com.br

43