Sala da Elétrica_ Comandos Elétricos)

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25/01/12 Sala da Eletrica: Comandos Eletricos

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Comandos Eletricos

1 - INTRODUC;AODentro das apllcacoes da eletricidade de potencla, 0 setor industrial e sem sombra de dullidas a maisimportantes, sobretudo porque representa a maior parcela da transformacao da energia eletrica em outrostipos de energia.

Como tal, a industria e 0 palco das atillidades exercidas pela maioria dos profissionais da area eletrlca, sejana forma de projetos eletricos, lnstalacao de acess6rios e equipamentos, ou mesmo da autornacao industrial.

Dentro desta area de conhecimento situa-se a area de comandos eletrlcos que representa tecnlcas e metodosque sao empregados para controlar/manipular acionamentos de maqulnas e equipamentos.

o comando sletrico e composto de circuito de forca, onde sao registrados e ligadas as cargas, 0 circuito decomando que contempla as 16gicasde acionamento de dlsposltlvos de manobra e protecao das cargas comopor exemplo, os motores eletricos.

2 - PRINCiPIOS sAslCOS

2.1 - Como funciona 0 motor trifilsico de indu!;io CA??

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25/01/12 Sala da Eletrica: Comandos Eletricosmotor, estes campos magneticos gerados formam 0 que chamamos de

Motor de lnducao: funciona normal mente com velocidade constante, que varia ligeiramente com a cargarnecanlca aplicada ao eixo. Devido a sua grande simplicidade, robustez e baixo custo, e 0 motor maisutilizado de todos, sendo Adequado para quase todos os tipos de maquinas acionadas encontradas napratlca, Atualmente e Possivel controlarmos uma velocidade dos motores de induyso com 0 auxilio deinversores de frequencia.

A apllcacao de tens so altern ada nos enrolamentos do estator Ira Produzir um campo magnetico variante notempo que Devido a dlstribulcao uniforme do enrolamento do estator Ira Gerar um Campo Magnetico Girante.Sua velocidade proporcional a frequencia da rede trifaslca. 0 fluxo maqnetico girante no estator atravessarao entreferro e por ser variante no tempo lnduzlra tens so altern ada no enrolamento trifaslco do rotor. Como osenrolamentos do rotor estao curto circuitados essa tens so induzida fara com que circule uma corrente peloenrolamento do rotor 0 que por conseqaencla ira Produzir um fluxo magnetico do rotor que Tentara se alinharcom 0 campo magnet ico girante do estator.Nao entendeu ainda? Entao assista 0 video:

3 - FECHAMENTO MOTOR ELETRICO TRIFAslCODE 6 PONTAS

3.1.1 - Fechamento em Triingulo

Na maioria dos casos os motores possuem 6 pontas de cabos em sua caixa de ligayao (conforme visto novideo acima). 0 fechamento em triangulo proporciona 0 fechamento na menor tensao suportada, por exemplo:um motor que suporte 380V e 220V 0 fechamento em triangulo sera para a tensao de 220V.Sera possivel entender na llustracao abaixo como realizar 0 fechamento em triangulo do motor eletrlcotrifasico, observe que os terminais 1-6, 2-4 e 3-5 sao interligados entre sl e estas pontas sao interligadas coma rede de al lrnentacao trimsica.

Esguemas (6)Esguemas e/ou projetos (15)Manutencao (4)Microcontroladores (1)NR-1Q (2)Programas - Eletronica (5)Software - eletronica (6)Tutoriais (9)Videos (13)

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25/01/12 Sala da Eletrica: Comandos Eletricos. ~ ~ - - - . - ~ - . - . - ~ - . - . - . - ~ - ~ - . - . - . - ~ -. . .. " . .

I- . _ . _ o _ . _ . _ - _ . _ o _ . _ . _ . _ . _ . _ . _ . _ - _ . -3.1.2 - Fechamento de Motor em Estrela

Bom, como llimos, a maioria dos motores apresentam pontas 6 e para podermos liga-Io ao maior ni\lel detensao dlsponbel devernos fecha-Io em estrela.Este fechamento e basicamente 0 mais simples de ser desernolvdo, observe que 0 fechamento se da com aa realiza~ao do curto circuito dos terminais 4-5-6 e realiza-se a allmentacao trifaslca utilizando os terminais 1,2 e 3. Veja a seguir uma llustracso deste fechamento.

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\ l. .Flm!".10 "- . - . - . - - - . - . - . - . - - - . - . - . - . - . - . - . - . ~3.2 - FECHAMENTO MOTOR ELETRICO TRIFAslCO

DE 12 PONTAS

fiiMSeja Bem Vindo it Sala da

Tecnologia do Bloge


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3.2.1 - Fechamento Duplo Triangulo

10------4_ ......----- Sl1~p:IIV!" i I"II '; ' i i ' i l!. fadae'et~Ci: l"brog,spol.~om

3.2.2 - Fechamento Duplo Estrela

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5hrtfi ::l"l fMW sa!~daelel r i CO l blo!QslJ{Jl (om,__---------- T

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3.2.3 - Fechamento Triingulo

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4 - ACIONAMENTO E CONTROlE

4.1 - Chaves auxiliares tipo botoeira

As chaves auxiliares, ou botees de comando, sao chaves de comando manual que interrompem umEstabelecem ou circuito de comando por meio de pulsos. Podem ser montadas em palnals ou emsobreposlcao para caixas.

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4.2 Sinalizadores luminosos ou sonoros


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A utilizac;:ao de sinalizadores luminosos baseiam-se em aplicac;:5es especificas, estas aplicac;:5es saobaseadas em cores que representam cada sltuacao. Obsenern abaixo na tabela a seguir, as cores quedeterminam um Utilizac;:aodos Sinalizadores luminosos e suas respectivas aplicac;:5es:

4.3 Contatores

Contatores sao dlsposlthos de manobra rnecanlca eletromagneticamente, acionados, Construidos Para umaelevadafrequencia de operacao,De acordo com uma potencla (carga), um contator e 0 dlsposltho de comando do Automovel de e pode serusado indillidualmente, acoplado um reles de sobrecarga, NA PROTECAO DE Sobrecorrente. Ha Certos tiposde contatores COM CAPACIDADE ESTABELECER de e interromper correntes de curto-circuito.4.3.1 Tipos de contatoresBasicamente, existem dois tipos de contatores:

Contatores para motores (de potencla); Contatores auxiliares.


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Assim, os contatores para motores caracterizam-se por Apresentar:

Dois tipos de contatos com capacidade de carga diferentes Chamados principais e auxiliares; Maior robustez de construcao: Possibilidade de receberem reles de protecao: Camara de extlncao de areo Voltaico; Variacao de potencia da bobina do eletroim8 DE ACORDO COM 0 t ipo do contator, Tamanho fisico de acordo com uma potsncla um ser comandada; Possibilidade de ter uma bobina do secundario com eletrolrna,

Veja a seguir a reprssentacao dos contatores de potencla:

B O B i N A

~ ,1 1 " , '

.f'; \2 , 1~,

Os contatores auxiliares S80 usados para: Aumentar 0 nurnero de contatos auxiliares dos contatores de motores, Comandar contatores de elevado consumo na bobina, Evitar repique, Para slnallzacao,

Esses contatores Apresentar caracterizam-se por:

Tamanho fisico variawl conforme 0 nurnero de contatos; Potencia do eletrolma prat icamente constante; Corrente nominal de carga maxima de 10 A para todos os contatos; Ausencia de necessidade de rele de protecao e de carnara de extlncao,

A seguir a representacao do contator auxiliar:

4.4 Reles termicos


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o bimetal e um conjunto formado por duas laminas de metais diferentes Ferro (normal mente e niquel),sobrepostas e soldadas.

Esses dois Metais de coeficientes de dilata9i'io diferentes, formam um par metalico, Por causa da diferen9a decoeficiente de dilata9ao, se 0 par rnetallco submetido a uma temperatura elevada, um dos metais ira se dilatarmais que 0 outro, por estarem unidos forte mente, 0 metal de menor coeficiente de dilata9ao provoca 0encurvamento do conjunto para 0 seu lado, afastando 0 conjunto de um determinado ponto. Causando assim 0desarme do mesmo.

5 - SISTEMAS DE PARTIDAS DE MOTORES

5.1.1 Partida direta de motores tritasicos

Este sistema de partida e a mais simples e 1Bcil de ser construida, no entanto apresenta algumascaracteristicas encontradas que consldera-la uma partida inlliawl, principalmente quando se trata de motoresacima de 7,5cv.

Neste tipo de partida uma tensao fomecida ao motor eletrico e exatamente uma tensao nominal do motor eentao temos as seguintes caracteristicas:

Desvantagens

* A corrente de partida pode chegar em ate 8 wzes a nominal* Necessita de cabos e componentes mais robustos* Alto partida Consumo de Energia na

Vantagens

* Oferece torque nominal na partida

Vamos wr um exemplo de partida direta construida nao CADE Simu:


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25/01/12 Sala da Eletrica: Comandos Eletr icos~ - ~ -----;rr'.~:::.------''l'

, , ,

.. .

Video aula lIustrativa:

5.1.2 - Partida direta de motor trifasico com reversio

Oentre as var ias apl icac;:c5es industria is que podemos observar uma Uti lizac;:i 'lo de Motores Eletricos Tri fasico,normal mente se faz necessario a inwrsao de rotacao (sentido de giro) do motor eletrico. Esta e uma rnlssaorelat ivamente Fclci lquando usamos contatores para controla-lo, E Necessarlo somente que seja inwrtida umadas fases para que 0 seu campo rnaqnetlco rewrta seu sentido de giro.

Observe i diagrama a seguir:


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25/01/12 Sala da Eletrica: Comandos Eletr icos~t&=r .... -- ...r- ..r--+-". .-- ........ - ..".....,..-...:

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Veja abaixo como e ff1cil fazer isto.

5.2 - Partida Indireta de Motores Tritasicos

As partidas indiretas de motores trifflsicos sao basicamente, os metodos utilizados para realizamos a reducaoda "corrente de part ida" que Interferem diretamente no dimensionamento de dlsposl tlvos eletricos responsavslspela part ida do motor.


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25/01/12 Sala da Eletrica: Comandos Eletr icoslnstalacao, gerando assim um alto custo de lmplantacao. Entao para que se possa reduzir este custo enecessarlo diminuir 0 niwl desta corrente.

Existem varias form as de realizar uma partida indireta, wjamos abaixo as principais:

Estrela Trianqulo: Partida Compensadora (Auto-Trafo); Aceleracao Rot6rica (Motor com rotor bobinado); Soft Starter.

5.2.1 - Partida Estrela Triangulo

Como 0 proprio nome ja diz, este sistema de partida reallzara uma partida do motor trifaslco a fim de,inicialmente realizar 0 fechamento deste motor em estrela e ap6s alguns segundos comuta manualmente ouautomaticamente para 0 fechamento em triangulo.

Neste tipo de Partida e necessarlo disponibilizamos um motor que possua, no minimo, 6 terminais deconexao (pontas) em sua caixa de ligayBo.

Consideremos um motor elatrico trifaslco Cuja caracteristicas nominais de tensao a:

Tensao de allmentaeao 220/380V (220V e 380V para Triangulo Estrela respectivamente)

Inicialmente 0 motor realiza sua partida com tsnsao de 220V e em fechamento estrela, sendo assim a tensaode fase (em cada enrolamento do motor) e de 127V, como a tensao neste instante e menor, obviamente acorrente de partida tam bam sera menor.

Ap6s alguns segundos 0 circuito de comando faz com que a partida seja rewrtida para triangulodisponibilizando assim a tensao de fase (em cada um dos enrolamentos) de 220V (tensao nominal).

Este processo se da somente na partida do motor e auxilia na dlmlnulcao da corrente de partida.

Com este sistema a posshel reduzir a corrente de partida a 1/ 3 (um terco) da corrente nominal, no entanto, 0torque que depende diretamente desta corrente tam bam sofrera reducao para 1/ 3 (um terce), ou seja, 33% dotorque inicial a partir de 33% da corrente de partida, assim nBo e possbel utilizar esta sistema em sltuaceesonde a carga aplicada ao motor seja maior que 33% do suportado pelo motor no instante da partida.

o fato e que ao Diminuir a tensao de fase do motor 0 seu torque (forya na ponta do eixo do motor) tarnberndiminui proporcionalmente e 0 motor nao funclonara corretamente podendo vir a reduzir sua vida utll e atecausar a queima deste.

Asslstao 0 video abaixo para entender melhor:


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5.2.2 - Partida por chave compensadora ou Partida por Auto-TrafoEsta partida tem por objeti\U suprir as apllcacoes que a Estrela-Trlangulo nao podem ser utilizadas, ou seja,onde a carga aplicada ao motor seja superior a 33% da carga suportada pelo motor.Com 0 mesmo objeti\U de reduzir a corrente de partida, na partida por autotrafo e realizada a lnsercao de umautotransformador para auxiliar a partida do motor realizando assim a reducao da tensao de allrnentacao domotor.Este autotrafo possui dois "Taps" de saida de tensao (taps e 0 nome dado a saida de tensao doatotransformador), ele realizara 0 rebaixamento da tensao de partida do motor trifasico a tim de reduzirrespect ivamente a corrente de partida.

Este rebaixamento pode ser dado em dois nil.eis de tensao, sao eles: Tap de 65% da tensao, Tap de 80% da t ensao ,

5.2.2.1 - TorqueComo sabemos a reducao da tensao implica em reduzir tambam 0 torque do motor, antao tendo dois nil.eis detensao teremos respectivamente doi nil.es de torque, sao eles:

Quando utilizado 0 Tap de 65%, teremos um torque de 42%. Dado at raws do calculo: 65 2/100. Quando utilizado 0 Tap de 80%, teremos um torque de 64%. Dado at raws do calculo: 80 2/100.5.2.2.2 - Corrente

Obserwm que mesmo no Tap de 65% que disponibiliza um baixo torque, temos um torque ainda maior que 0da partida estrela-trianqulo, no entanto a corrente tarnbern sera maior cerca de 42% da corrente nominal.


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6 - DIMENSIONAMENTO DE PARTIDA

6.1 - Dimensionamento de Partida DiretaNeste tipo de partida 0 motor parte com valores de conjugado (torque) e corrente de partida plenos, uma lleZque suas bobinas recebem tensao nominal.

Neste caso 0 motor pode estar fechado em estrela ou trhlingulo como podemos ller abaixo:

~...-.-.-.-.-. _,__ .._ _..._. -"'_ --_ .._.=.'''lI~ .~E~idii *~ 'fif'U.l~10t0".IIi'l.NiTi " ' i i i"

Esta partida e considerada aplic811e1somente em casos em que 0 motor a ser utilizado nao possua mais doque 7,5cvde potencla,

Algumas perguntas ficam em nossa mente quando decidimos dimensiorar uma challe de partida:

Qual contator usar? Qual fusillel aplicar para protejer 0 circuito? Qual 0 valor de corrente do rela tsrmlco?

Aqui nos responderemos todas estas perguntas.


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25/01/12 Sala da Eletrica: Comandos Eletr icostrabalha em seNiyo normal de manobra com rotor gaiola de esquilo e desligamento em regime e possui umtempo de partida igual a 5 segundos.

Antes de qualquer coisa vamos relembrar como e 0 circuito de potsncla da partida direta:

lJ:'o- ., .Ai.iMmrjl~Ji.JJ---.._---....;....-+-

~o~--_;--~--~_+-

5 ~2 . . ~

il 5 :R EtE T ER M 1 00 n I I ~ ~ :J I i

l] .I .6 ;

Roteiro de CalculoVamos cornscar com 0 dimensionamento do contator K1:

Neste caso 0 contator K1 dewrB possuir uma corrente Ie (corrente nominal do contator) maior que a correntenominal do motor, ou seja:

K1 => Ie ~ In x 1,15Logo, teremos em nosso exemplo:

K1=> le~44x1,15Ie ~50,6A

Com base base nos dados encontrados e tomando como base 0 tipo de apllcacao do motor temos nocataloqo da WEG 0 contator CWM65 que suporta 65A, 0 fato do calculo ter mostrado que a corrente e de50,6A faz com que nao utilizemos 0 contator CWM50 pois sua corrente nominal e maior que a correntecalculada.


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Agora faremos 0 dimensionamento do Rela Termlco:

ORela Termlco dewr8 possuir corrente nominal igual a corrente nominal do motor. Com isso podemos deduzira fOrmula:

FT1 = InTemos entao em nosso caso, 0 seguinte:

FT1 = 44AOe acordo com 0 mesmo cataloqo de dlsposlthos da WEG temos 0 rela termlco RW67-203-U057 com ajustede corrente entre 40 e 57 sendo 0 mais recomendado ao nosso sistema, observsm que 0 modele 103 nao seaplica pois na o suporta montagem no contator escolhido.

RW 6 ' l ' ~ l iD ' . a - I lI 0 4 0 : 2 1 L . 4 JR W 6 7 : "1 : ! .m - U l 0 5 0 9 2 ,. ,! ! l~

M u n t a g e m {j f~toms

CLICK AQUI PARA 0 DOWNLOAD DO CATALOGOVamos agora dimensionar os fusiwis F1, F2 e F3, nesta etapa teremos 3 condlcoes que dewr80 serobservadas e todas as sltuacoes dewr80 ser atendidas pelo sistemas, vamos as trss sltuacoes:

1 situa!;io:

A corrente nominal do fusiw de primeiramente suportar a corrente do motor no instante da partida, ou seja,Ip/ ln, logo:Ip = Ip/ln x In

Ou seja, no nosso exemplo teremos a seguinte sltuacao:Ip = 8,0 x 44Ip = 352A

Entao, at raws da tabela de fusiwis e sabendo-se que 0 tempo de partida do motor a de 5 segundos,definimos 0 fusiwl a ser aplicado no motor, como podemos observar 0 fusiwl escolhido por este passe a 0 de100A.


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A corrente do fusivel devera suportar 20% a mais que a corrente nominal do motor, logo:IF ~ 1,2 x InIF z 1,2x 44IF z 53A

Entao, 0 fato do fusivel abordado no primeiro caso ser maior que 53A significa que atende a necessidade, emcaso contrario (IF> IP) teriamos que encontrar na tabela outro fusivel que atenda a necessidade.3D situa!;io:

Os fusiveis terao que suportar tarnbem a corrente que clrculara no rele tsrmlco e no contator, sendo assim:

IF s IF max K1100A s 125A (fig abaixo)

S@la c ia E l e t r i c C ? !

IF s IF FT1100A~ 100A

Portanto, podemos concluir que os fusiveis NH de 100A suportam todas as exigencias e expsclflcaceesrequeridas.Resumindo teremos em nosso acionamento:

- 1 contator CWM65- 1 Rela termico RW67-2D3-U057- 3 fusiveis NH de 100A (retardado)

6.2 - Dimensionamento de partida estrela triiinguloA partida estrela triangulo e um tipo de partida indireta que tem como objeti-.u a reducao da corrente de partidaa fim de reduzir custos como por exemplo 0 consumo sxcessbo potsncla eletrica da rede de allmsntacao noinicio de funcionamento deste motor.

acesse "Este Link".Para saber um pouco mais sobre a partida estrela triangulo

Ap6s entender 0 funcionamento da partida estrela triangulo, vamosaprender agora como dimensionar este tipo de partida.

Diferente da partida direta, a partida estrela triangulo seradimensionada tomando como referencia as caracteristicas individuaisde cada componente do circuito separadamente, uma vez que acorrente que circula em cada componente do circuito e diferente uma

da outra.


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25/01/12,,_ 'S8 ~ada Eletrica

L - = = i . ~ \ < 1 ' - : --Y-----'triiinguio.

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Dimensionamento dos Contatores K1 e K2o pr imeiro passe e realizar 0dimensionamento doscontatores K1 e K2 queserao idemticos, pois acorrente por eles conduzidasera de mesma itensidade,lembrando que estes doistrabalharao juntos nosegundo estagio do sistemade partida, quando 0 sistemaassumir 0 fechamento

Para comeyarmos 0 dimensionamento destes contatores iremosdeterminar a corrente do fechamento em triiingulo (corrente quecircula na bobina do motor no fechamento em triangulo).

IL = InDeterminando a corrente de do fechamento em triangulo:

onde:

Entao:

I. = IL x 0.58

A corrente suportada pelos contatores K1 e K2 dewra ser superior ou igual a corrente do fechamentotriiinguio.

onde:K1 = K2 = Ie i i ! : (0,58 x In)x 1,15

Dimensionamento do Rell! de Sobrecarga (Rele Termico)

Dimensionamento do Contator K3

Obsene que a corrente que circula no Rele termlco Nao sera acorrente nominal do circui to, anal izando 0 diagrama e posslvel notarque esta corrente e a corrente de fase do circuito quando fechadoem triiingulo, portanto ao dimensionar este disposltbo dewmosconsiderar esta corrente parcial, senao teremos um rele terrnlcosuper dimensionado e sem funyao alguma no circuito.Sabendo disto podemos deduzir que a corrente deste dlaposlthosera determinada da seguinte maneira:

o contator K3, como sabemos, somente sera utilizado pelo sistemano momenta da partida domotor, ou seja, no momenta em que 0

IF7 = 0,58 x In


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