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Engenharia Elétrica – 2011/1
Instituto Federal do Espírito Santo
Supervisão e Controle de Processos
Prof. Luis Eduardo
INTRODUÇÃO
Em todas as instalações industriais, as diversas operações de partida, parada, regulagem, controle e outras vinculadas à produção, são iniciadas por comandos locais ou remotos, através do processamento de grandezas elétricas. A continuidade da produção, assim como, a qualidade deste processo também são definidas por meio do processamento de grandezas elétricas.
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Assim sendo, nesta disciplina estudaremos: técnicas, componentes, equipamentos, e máquinas elétricas que permitam a supervisão e o controle de processos industriais.
O objetivo da supervisão e controle é otimizar a produção industrial de modo a permitir incrementos contínuos na obtenção de qualidade e redução de custo para os processos alvos.
UNIT I - CONCEPTS OF INDUSTRIAL ELECTRICAL COMMANDS
Supervisão e Controle de Processos
Estratégico
Processamento de Energia
Elétrica
Supervisão e Controle de Processos
Risco
Supervisão e Controle de Processos
Impacto
Ambiental
Supervisão e Controle de Processos
Avanço Tecnológico
Supervisão e Controle de Processos
Espessador: Retira excesso de H2O deixando polpa densa.
Hidrociclone: Classifica partículas.
Homogeneizador: Adição de carvão, reduz combustível na queima.
Disco de pelotas: Forma as pelotas.
Forno: Queima da pelota de 1350° a 150°C
Peneira: Retira o fino.
Aglomerados: Cal, betonita e calcário.
Supervisão e Controle de Processos
Pelotização VALE Transporte de carga;
Controle de velocidade e torque;
Processo hidráulico;
Reação química;
Processo térmico;
Controle de qualidade: granulometria, abrasão, compressão e teor de ferro.
Supervisão e Controle de Processos
4.160 V / 2,5 MW
Rotor bobinado e partida com reostato líquido.
3 m diâmetro e 12 m comprimento
100 ton.
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Dispositivos de Comando Manual
Soco
Giratória
Uso restrito
Supervisão e Controle de Processos
Função das cores em botões de comando
Cores Ordem de Comando
Vermelho Parar, desligar, emergência
Verde ou Preto Partida, ligar
AmareloPartida em condições
especiais
Branco ou Azul Claro Outras funções
Supervisão e Controle de Processos
Especificações de Botões para Painel
Supervisão e Controle de Processos
Botoeira para Ponte Rolante - Portátil
Supervisão e Controle de Processos
Sinalizadores
Supervisão e Controle de Processos
Cores Condição de Operação
Vermelho Condição anormal
Amarelo Atenção ou cuidado
Verde Pronto para operar
Branco (incolor) Circuitos sob tensão
Azul Outras funções
Condição de operação em função das cores dos sinalizadores
Supervisão e Controle de Process
Especificação de Sinalizadores
Supervisão e Controle de Processos
Especificações Técnicas da Sirene
Supervisão e Controle de Processos
Sirene com Especificação de Dimensões
Supervisão e Controle de Processos
Interruptores
Fim-de-Curso
Supervisão e Controle de Processos
Interruptores Fim-de-Curso
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Proteção Elétrica – Fusíveis Diazed
In = 2 a 100 (A)
Cap. Interrupção
Até 20 (A) – 100 (kA)
25 a 65 (A) – 75 (kA)
80 a 100 (A) – 50 (KA)
NBR 11844
Sistemas e Controle de Processos
Proteção Elétrica – Fusíveis Neozed
In = 2 a 63 (A)
Cap. de interrupção
50 (kA) em 400 VCA
Supervisão e Controle de Processos
Proteção Elétrica – Fusíveis NH
In = 6 a 125 (A)
Cap. Interrupção
120 (kA) em até 690 (V) CA
Supervisão e Controle de Processos
Proteção Elétrica – Fusíveis SITOR
Ultra rápidos, para proteção de dispositivos semicondutores.
In = 16 a 900 (A)
V = 690 a 2500 (V) CA,
440 a 600 (V) DC.
Normas IEC 269 e DIN 43653
Supervisão e Controle de Processos
Proteção Elétrica – Fusíveis Cilindricos
In = 1 a 100 (A)
V = até 500 (V) CA.
Supervisão e Controle de Processos
Proteção Elétrica e Comando - Disjuntores
Proteção contra curto-circuito e sobrecargas, com a possibilidade de rearme, ou seja, opera também como chave de comando.
Supervisão e Controle de Processos
Especificação de Disjuntores
NBR NM 60898: Disjuntores especialmente projetados para serem manipulados por usuários leigos, ou seja, para uso por pessoas não qualificadas e para não sofrerem manutenção (instalações residenciais).
NBR IEC 60947-2: Disjuntores para serem manipulados por pessoas qualificadas, ou seja, com formação técnica e para sofrerem ajustes e manutenção (instalações industriais).
Supervisão e Controle de Processos
Disjuntor a seco;
Disjuntor a óleo (GVO e PVO);
Disjuntor a ar-comprimido;
Disjunto a vácuo;
Disjuntor a hexafluoreto de enxofre.
Especificação de Disjuntores
Corrente nominal;
Tensão nominal;
Frequência nominal;
Quantidade de pólos;
Capacidade de interrupção;
Curva característica.
Características Gerais Mecanismo de interrupção
Supervisão e Controle de Processos
Tipo do disjuntor
Características principais
Seco Termomagnético, residencial.
ÓleoMétodo pioneiro de extinção com óleo mineral. PVO
para até 138 kV e GVO até 230 kV.
NBR 5459/1987
Ar-comprimido
Rapidez de operação, alto custo de geração do ar e manutenção.
VácuoSem gases e líquidos aumenta segurança, longa vida
útil, relação ruptura/volume grande, religamentos automáticos e múltiplos.
SF6Gás inerte até 5000°C, aplicados a alta tensão.
Supervisão e Controle de Processos
Especificações presentes no próprio disjuntor
Supervisão e Controle de Processos
Curva característica de disjuntor a seco
Supervisão e Controle de Processos
Curva característica de disjuntor a seco
Supervisão e Controle de Processos
Curva característica de disjuntor a seco
Supervisão e Controle de Processos
Disjuntor a óleo
Supervisão e Controle de Processos
Disjuntor a
ar-comprimido
Supervisão e Controle de Processos
Disjuntor a vácuo
Vácuo
Terminal
Terminal
Supervisão e Controle de Processos
Disjuntor de SF6
Supervisão e Controle de Processos
Proteção Elétrica – Relés de Sobrecarga
Supervisão e Controle de Processos
Relé de SobrecargaDispositivo de proteção normalmente utilizado para proteção de motores em situação de sobre-elevação da corrente consumida fora de condições nominais de operação, o que pode ser causado por falta de fase, problemas mecânicos da instalação (alinhamento, balanceamento) ou problemas mecânicos do próprio motor (rolamentos). IEC 60947
Relés de sobrecarga bimetálicos;
Relés de sobrecarga eletrônicos.
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Curva típica de relés de
sobrecarga, a frio e a quente.
Supervisão e Controle de Processos
Curva típica de relés
considerando as classes
Supervisão e Controle de Processos
Tabela comparativa de atuação de relés de sobrecarga
Supervisão e Controle de Processos
Curva típica de fusível x relé de sobrecarga
Supervisão e Controle de Processos
Contatores
Dispositivo de comando eletromagnético para manobrar cargas elétricas;
Composto de contatos de potência, contatos auxiliares (NA e NF), sistema de acionamento (bobina CC ou CA), câmara e acessórios (filtros e supressores);
Especificado pelo tipo da carga, corrente nominal ou potência, tensão e frequência de alimentação da carga, tensão de alimentação da bobina, quantidade de contatos auxiliares e frequência de operação.
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Chave Estrela Delta Blindada
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Diversos tipos para diversas
aplicações
Motores de Indução em
C.A.
MOTOR C.A.
MONOFÁSICO
UNIVERSAL
TRIFÁSICO
ASSÍNCRONO
SÍNCRONO
ASSÍNCRONO
GAIOLA DE ESQUILO
ROTOR BOBINADO
SPLIT - PHASE
CAP. PARTIDA
CAP. PERMANENTE
CAP. 2 VALORES
PÓLOS SOMBREADOS
REPULSÃO
RELUTÂNCIA
HISTERESE
DE GAIOLA
DE ANÉIS
IMÃ PERMANENTE
PÓLOS SALIENTES
PÓLOS LISOS
MOTOR C.C.
EXCITAÇÃO SÉRIE
EXCITAÇÃO INDEPENDENTE
EXCITAÇÃO COMPOUND
IMÃ PERMANENTE
SÍNCRONO
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
APLICAÇÃO – Bomba Centrífuga
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Ventilação Industrial
Supervisão e Controle de Processos
Compressor de ar
Supervisão e Controle de Processos
Esteira rolante
Supervisão e Controle de Processos
Máquina de tração para elevadores
VN = 220 V / 380 V
Conexão em (Y) Conexão Delta ()
380V 220 V
Supervisão e Controle de Processos
Motor com 12 terminais
220 V ( p)
380 V (Y Y p)
440 V ( s)
760 V (Y Y s)
R S T
Supervisão e Controle de Processos
• Esquema de ligação do enrolamento
Conexão Delta () Conexão em (Y)
220 V 380V
Supervisão e Controle de Processos
Esquema de ligação do enrolamento
Conexão Delta ( série) Conexão em (Y série)
440V 760 V
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Contato auxiliar
Bobina
Contatos principais
Contator
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Fluxo de corrente no
contator
Supervisão e Controle de Processos
Acessórios do contator
Supervisão e Controle de Processos
Contatos principais
Supervisão e Controle de Processos
Contatos Auxiliares
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
DIAGRAMA ELÉTRICO UNIFILAR
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Diagrama de Montagem
Supervisão e Controle de Processos
Gaveta de CCM-Centro de Controle de Motores
Supervisão e Controle de Processos
Coluna de CCM -
Supervisão e Controle de Processos
Esquema de Ligação
Motor com 2 terminais:
“Chave Centífuga”
Não permite inversão de rotação.
(Partida capacitiva)
Supervisão e Controle de Processos
Motor com 6 terminais
Opera com duas tensões
Permite inversão de rotação
Supervisão e Controle de Processos
Relé temporizado Pneumático - TON - OU TOFF
Supervisão e Controle de Processos
RELÉ TEMPORIZADO NA POSIÇÃO DE REPOUSO -TON
Supervisão e Controle de Processos
RELÉ TEMPORIZADO TON EM TEMPORIZAÇÃO
Supervisão e Controle de Processos
RELÉ TEMPORIZADO TON NA POSIÇÃO LIGADA
Supervisão e Controle de Processos
RELÉ TEMPORIZADO
NA POSIÇÃO DESLIGADA COM
CONTATOS ACIONADOS
TOFF
Supervisão e Controle de Processos
RELÉ TEMPORIZADO TOFF TEMPORIZANDO
Supervisão e Controle de Processos
Relé Temporizado Eletrônico
Supervisão e Controle de Processos
Relé Temporizado Motorizado
Supervisão e Controle de Processos
MOTORES TRIFÁSICOS DE INDUÇÃO(MÚLTIPLAS VELOCIDADES)
Os motores de indução trifásicos possuem na placa de identificação o valor de sua velocidade nominal, sendo esta uma função do número de pólos do estator e da frequência da rede. De modo geral, estes motores possuem apenas um valor de velocidade nominal, entretanto, existem motores que podem operar em mais de um valor de velocidade.
Supervisão e Controle de Processos
Nestes motores, a variação de velocidade é realizada através da modificação da quantidade de pólos no enrolamento estatórico.
Vamos tratar basicamente de dois tipos de motores:
-Motor de indução trifásico de duas velocidades com dois enrolamentos.
- Motor de indução trifásico de duas velocidades com apenas um enrolamento.
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MOTOR DE DUAS VELOCIDADES(Enrolamentos Independentes)
Supervisão e Controle de Processos
CAMPO MAGNÉTICO TETRAPOLAR
Supervisão e Controle de Processos
Campo Magnético Bipolar
Supervisão e Controle de Processos
MOTOR DE INDUÇÃO (2/4 polos – ligação Dahlander)
Supervisão e Controle de Processos
MOTOR TRIFÁSICO DE ROTOR BOBINADO
Supervisão e Controle de Processos
Motor Trifásico de Rotor Bobinado
Supervisão e Controle de Processos
Curva Característica Torque x Velocidade de um motor de indução trifásico
Supervisão e Controle de Processos
Curva Característica Torque x Velocidade do motor de indução trifásico com reostato de partida.
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Contator de curto-circuitamento do rotor
Supervisão e Controle de Processos
CHAVE COMPENSADORA (AUTO-TRNSFORMADOR)
Supervisão e Controle de Processos
Partida com auto-trafo
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
MOTOR ASSÍNCRONO COM FREIO
•Freio Eletromagnético;
•Freio por corrente de Foucault;
•Freio Dinâmico (Injeção de corrente).
1 - Bobina magnética;
2- Mola de tensão; 3- Sapatas de freio;
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Ponte RolanteImpressoras industriais
Supervisão e Controle de Processos
Freio por corrente de Foucault
Supervisão e Controle de Processos
Supervisão e Controle de Processos
Força 3 - 220V
R S T N
x
x
x
a b c
a'
b'
c'
a''
b''
c''
1 2 3
4 5 6
Supervisão e Controle de Processos
Chave Rotativa
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