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  1. 1. Curso Técnico em Eletromecânica Instalações Elétricas Industriais
  2. 2. Armando de Queiroz Monteiro Neto Presidente da Confederação Nacional da Indústria José Manuel de Aguiar Martins Diretor do Departamento Nacional do SENAI Regina Maria de Fátima Torres Diretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI Alcantaro Corrêa Presidente da Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina Sérgio Roberto Arruda Diretor Regional do SENAI/SC Antônio José Carradore Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC Marco Antônio Dociatti Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC
  3. 3. Confederação Nacional das Indústrias Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Curso Técnico em Eletromecânica Instalações Elétricas Industriais Paulo Roberto Bisoni Frederico Samuel de Oliveira Vaz Paulo Roberto Pereira Júnior Florianópolis/SC 2010
  4. 4. É proibida a reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o prévio consentimento do editor. Material em conformidade com a nova ortografia da língua portuguesa. Equipe técnica que participou da elaboração desta obra Coordenação de Educação a Distância Beth Schirmer Revisão Ortográfica e Normatização Contextual Serviços Editoriais Coordenação Projetos EaD Maristela de Lourdes Alves Design Educacional, Ilustração, Projeto Gráfico Editorial, Diagramação Equipe de Recursos Didáticos SENAI/SC em Florianópolis Autores Paulo Roberto Bisoni Frederico Samuel de Oliveira Vaz Paulo Roberto Pereira Júnior Ficha catalográfica elaborada por Luciana Effting CRB14/937 - Biblioteca do SENAI/SC Florianópolis B622i Bisoni, Paulo Roberto Instalações elétricas industriais / Paulo Roberto Bisoni, Frederico Samuel de Oliveira Vaz, Paulo Roberto Pereira Júnior. – Florianópolis : SENAI/SC, 2010. 87 p. : il. color ; 28 cm. Inclui bibliografias. 1. Instalações elétricas. 2. Instalações industriais. 3. Condutores elétricos. 4. Semicondutores. 5. Acionamento elétrico. I. Vaz, Frederico Samuel de Oliveira. II. Pereira Júnior, Paulo Roberto. III. SENAI. Departamento Regional de Santa Catarina. IV. Título. CDU 621.316.17 SENAI/SC — Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Rodovia Admar Gonzaga, 2.765 – Itacorubi – Florianópolis/SC CEP: 88034-001 Fone: (48) 0800 48 12 12 www.sc.senai.br
  5. 5. Prefácio Você faz parte da maior instituição de educação profissional do estado. Uma rede de Educação e Tecnologia, formada por 35 unidades conecta- das e estrategicamente instaladas em todas as regiões de Santa Catarina. No SENAI, o conhecimento a mais é realidade. A proximidade com as necessidades da indústria, a infraestrutura de primeira linha e as aulas teóricas, e realmente práticas, são a essência de um modelo de Educação por Competências que possibilita ao aluno adquirir conhecimentos, de- senvolver habilidade e garantir seu espaço no mercado de trabalho. Com acesso livre a uma eficiente estrutura laboratorial, com o que existe de mais moderno no mundo da tecnologia, você está construindo o seu futuro profissional em uma instituição que, desde 1954, se preocupa em oferecer um modelo de educação atual e de qualidade. Estruturado com o objetivo de atualizar constantemente os métodos de ensino-aprendizagem da instituição, o Programa Educação em Movi- mento promove a discussão, a revisão e o aprimoramento dos processos de educação do SENAI. Buscando manter o alinhamento com as neces- sidades do mercado, ampliar as possibilidades do processo educacional, oferecer recursos didáticos de excelência e consolidar o modelo de Edu- cação por Competências, em todos os seus cursos. É nesse contexto que este livro foi produzido e chega às suas mãos. Todos os materiais didáticos do SENAI Santa Catarina são produções colaborativas dos professores mais qualificados e experientes, e contam com ambiente virtual, mini-aulas e apresentações, muitas com anima- ções, tornando a aula mais interativa e atraente. Mais de 1,6 milhões de alunos já escolheram o SENAI. Você faz parte deste universo. Seja bem-vindo e aproveite por completo a Indústria do Conhecimento.
  6. 6. Sumário Conteúdo Formativo 09 Apresentação 11 12 Unidade de estudo 1 Condutores Seção 1 -Tipos de conduto- res Seção 2 - Seção mínima dos condutores 16 Unidade de estudo 2 Dispositivos Elétricos Utilizados em Baixa Tensão Seção 1 - Fusíveis Seção 2 - Disjuntores Seção 3 - Interruptores diferenciais residuais Seção 4 - Contatores Seção 5 - Relés de sobrecarga Seção 6 - Relé de proteção Seção 7 - Relés de tempo Seção 8 - Botoeiras Seção 9 - Sinaleiros 13 13 46 Unidade de estudo 3 Chaves de Partida Seção 1 - Partida direta Seção 2 - Partida estrela- triângulo Seção 3 - Partida compen- sadora Seção 4 - Partida série- paralela Seção 5 - Dimensionamento dos componentes básicos da chave Seção 6 - Chave de partida estrela-triângulo Seção 7 - Chave de partida estrela série-paralela 66 Unidade de estudo 4 Semicondutores Seção 1 - Diodo Seção 2 - Interruptores usuais em fontes chaveadas Seção 3 - Controle de con- versores 67 68 69 70 Unidade de estudo 5 Acionamentos Eletrônicos Seção 1 - Inversor de frequência Seção 2 - Controle escalar e vetorial Seção 3 - Parâmetros do Inversor de frequência Seção 4 - Instalação do inver- sor de frequência Seção 5 - Soft-starter Finalizando 83 Referências 85 17 19 23 26 32 37 41 43 45 71 72 73 76 76 47 48 49 50 53 55 60
  7. 7. 8 CURSOS TÉCNICOS SENAI
  8. 8. Conteúdo Formativo 9INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Carga horária da dedicação Carga horária: 75 horas Competências Interpretar projetos elétricos e de automação industrial para montagem e ma- nutenção de sistemas elétricos industriais. Dimensionar, selecionar e instalar componentes e acionamentos eletromecânicos para montagem e manutenção de sistemas elétricos industriais. Conhecimentos ▪▪ Instalações elétricas industriais. ▪▪ Proteção de sistemas elétricos. ▪▪ Tipos de acionamentos de motores elétricos. ▪▪ Inversores de frequência e soft-starter. ▪▪ Materiais e componentes elétricos para instalações elétricas industriais: condu- tores, contatores, disjuntores, relés, semicondutores, interruptores, botoeiras e fusíveis. ▪▪ Normas técnicas: NBRs, normas da concessionária para instalações elétricas industriais. Habilidades ▪▪ Interpretar e aplicar normas técnicas, (NBRs, normas da concessionária para instalações ▪▪ elétricas industriais) regulamentadoras e de preservação ambiental. ▪▪ Interpretar desenhos técnicos eletromecânicos. ▪▪ Interpretar catálogos, manuais e tabelas técnicas. ▪▪ Identificar os dispositivos de sistemas elétricos. ▪▪ Identificar os dispositivos de sistemas de automação. ▪▪ Utilizar sistemas de medição. ▪▪ Aplicar softwares específicos. ▪▪ Parametrizar inversores de frequência, soft-starter.
  9. 9. 10 CURSOS TÉCNICOS SENAI ▪▪ Elaborar leiautes, diagramas e esquemas de sistemas elétricos. ▪▪ Aplicar conceitos de tecnologia dos materiais elétricos. ▪▪ Diagnosticar problemas relacionados ao funcionamento de sistemas elétricos. ▪▪ Dimensionar e selecionar componentes elétricos para instalações elétricas industriais: condutores, contatores, disjuntores, relés, semicondutores, interrup- tores, botoeiras, fusíveis. Atitudes ▪▪ Zelo no manuseio dos equipamentos e instrumentos de medição. ▪▪ Cuidados no manuseio de componentes eletroeletrônicos e eletromecânicos. ▪▪ Adoção de normas de segurança do trabalho. ▪▪ Proatividade e trabalho em equipe. ▪▪ Destino correto aos resíduos, conforme orientação de responsabilidade socio- ambiental. Organização e conservação do laboratório e dos equipamentos.
  10. 10. Apresentação INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS 11 Seja bem-vindo! Esperamos que este material seja de grande utili- dade para a realização de suas ati- vidades em sala de aula e na sua vida profissional. O profissional que atua na área de eletromecânica poderá desem- penhar atividades de instalação, melhorias e manutenção em ins- talações elétricas industriais, espe- cificando e dimensionando ma- teriais elétricos, sendo necessário que ele esteja bem preparado para exercer com eficácia suas ativida- des. Neste material serão apresenta- dos os principais elementos que compõem uma instalação elétri- ca industrial, seu funcionamento, principais características e aplica- ção, usando como base as Nor- mas Técnicas de Saúde e Seguran- ça. Bom estudo! Paulo Roberto Bisoni, Frederico Samuel de Oliveira Vaz e Paulo Roberto Pereira Junior Paulo Roberto Bisoni é técnico em Eletromecânica pelo CEFET de Jara- guá do Sul, graduando em Engenharia Elétrica pela Universidade Regio- nal de Blumenau (FURB). Participou de capacitações e treinamentos em diversas áreas de formação técnica profissional. Atua desde 2002 como docente no SENAI SC na unidade de Jaraguá do Sul, ministrando as disciplinas de Desenho Técnico Elétrico, Instalações Elétricas em Bai- xa Tensão Residenciais e Prediais, Instalações Elétricas em Baixa Tensão Industrial e Manutenção Elétrica. bisoni@sc.senai.br Frederico Samuel de Oliveira Vaz é pós-graduado em Projeto e Análi- se de Máquinas Elétricas Girantes pelo Centro Universitário de Jaraguá do Sul (UNERJ) e graduado em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual de Santa Catarina (UDESC). Atuou na área de fabricação de motores elétricos na WEG Equipamentos Elétricos S.A. entre 2002 e 2009. É professor dos cursos técnicos e tecnológicos do SENAI Jaraguá do Sul desde 2008. frederico.vaz@sc.senai.br Paulo Roberto Pereira Júnior é formado pelo SENAI SC em Jaraguá do sul nos cursos técnico em Eletromecânica e Tecnologia em Eletroele- trônica. Trabalhou nas áreas de produção, manutenção e projetos em algumas empresas da região e atualmente leciona nos cursos de ensino médio, aprendizagem e técnico no SENAI em Jaraguá do Sul. pauloj@sc.senai.br
  11. 11. Unidade de estudo 1 Seçõesdeestudo Seção 1 – Tipos de condutores Seção 2 – Seção mínima dos condutores
  12. 12. 13INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Seção 1 Tiposdecondutores Os condutores elétricos são elementos fundamentais em qualquer circuito elétrico e são responsáveis por con- duzir a corrente elétrica que circula no circuito. A circula- ção de corrente faz com que o condutor elétrico tenha um aquecimento que dissipa o calor, denominado Efeito Jou- le. O Efeito Joule não pode ser evi- tado e, por isso, deve-se otimizá- lo por meio da seleção correta do tipo de condutor, observando as características dos materiais em- pregados na fabricação e seção transversal (bitola) e atendendo as condições mínimas necessárias para utilização em determinado tipo de circuito. No âmbito industrial, os conduto- res mais utilizados são geralmente de cobre ou de alumínio, podendo ser isolados ou não, dependendo de sua aplicação. Os condutores de alumínio nor- malmente são aplicados em linhas de transmissão e distribuição de energia elétrica por causa da me- nor densidade do material. Isso é um fator importante, tendo em vista o dimensionamento de tor- res e postes que devem ser mais leves e compactos diminuindo consideravelmente os custos de construção. Condutores Existem três tipos de condutores: ▪▪ fio – condutor maciço sólido constituído por apenas uma via; ▪▪ cabo – condutor formado por um conjunto de fios encordoados, podendo ser simples ou singelo com vários condutores isolados eletri- camente entre si; ▪▪ barramento – condutor maciço sólido com seção transversal retan- gular, utilizado normalmente na montagem de painéis elétricos com grau de dificuldade de montagem e manuseio considerável. São vários os fatores que determinam a capacidade de corrente de um condutor e, por isso, deve-se levar em consideração aspectos como: ▪▪ temperatura ambiente a qual os condutores ficarão expostos; ▪▪ tipo de instalação e o número de condutores carregados (caso de interior de painéis ou quadro elétrico); ▪▪ temperatura interna (muitas vezes desconhecida, considerando-se para efeitos de dimensionamento 40 °C); e ▪▪ tipo instalação (livre ou aglomerada). A próxima seção apresenta a seção mínima dos condutores para cada circuito que será visualizada por meio de um quadro ilustrativo. Seção 2 Seçãomínimadoscondutores Conforme item 6.2.6.1.1 da NBR 5410 (ABNT, 2004), a seção mínima dos condutores de fase, em circuitos de corrente alternada, e dos condu- tores vivos, em circuitos de corrente contínua, não deve ser inferior aos valores dados no Quadro 1:
  13. 13. 14 CURSOS TÉCNICOS SENAI Tipos de linha Utilização do circuito Seção mínima do condutor mm2 - Material Instalações fixas em geral Condutores e cabos isolados Circuitos de Iluminação. 1,5 Cu 16 Al Circuitos de força2 . 2,5 Cu 16 Al Circuitos de sinalização e circuitos de controle. 0,5 Cu3 Condutores nus Circuitos de força. 10 Cu 16 Al Circuitos de sinalização e circuitos de controle. 4 Cu Linhas flexíveis com cabos isolados Para um equipamento específico. Como especificado na norma do equipamento. Para qualquer outra aplicação 0,75 Cu4 Circuitos a extrabaixa tensão para aplicações especiais. 0,75 Cu 1) Seções mínimas por razões mecânicas. 2) Os circuitos de tomadas de corrente são considerados circuitos de força. 3) Em circuitos de sinalização e controle destinados a equipamentos eletrônicos é admitida uma seção mínima de 0,1 mm2 . 4) Em cabos multipolares flexíveis contendo sete ou mais veias é admitida uma seção mínima de 0,1 mm2 . Quadro 1 - Seção Mínima dos Condutores Fonte: ABNT (2004). Conforme item 6.2.6.2 da NBR 5410 (ABNT, 2004), o condutor neutro não poderá ser comum a mais de um circuito. O condutor neutro deverá possuir, no mínimo, a mesma seção transversal que os condutores fase nos seguintes casos: ▪▪ em circuitos monofásicos e bifásicos; ▪▪ em circuitos trifásicos, quando a seção transversal do condutor fase for igual ou inferior a 25 mm2 ; ▪▪ em circuitos trifásicos que seja prevista a presença de harmônicas. Conforme item 6.2.6.2.6 da NBR 5410 (ABNT, 2004), num circuito tri- fásico com neutro e cujos condutores de fase tenham uma seção supe- rior a 25 mm2 , a seção do condutor neutro pode ser inferior à dos con- dutores de fase, sem ser inferior aos valores indicados na tabela a seguir.
  14. 14. 15INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Tabela 1 - Seção reduzida do condutor neutro Seção dos condutores de fase mm2 Seção reduzida do condutor neutro mm2 S≤25 S 35 25 50 25 70 35 95 50 120 70 150 70 185 95 240 120 300 150 400 185 1) As condições de utilização desta tabela são dadas 6.2.6.2.6. Fonte: ABNT (2004). Conforme item 6.4.3.1.3 da NBR 5410 (ABNT, 2004), o condutor aterramento ou proteção pode- rá ser determinado conforme a Tabela 2. Quando a aplicação da tabela conduzir a seções não pa- dronizadas, devem ser escolhidos condutores com a seção padroni- zada mais próxima. DICA A Tabela 2 é válida apenas se o condutor de aterramento ou pro- teção for constituído do mesmo metal que os condutores de fase. Quando este não for o caso, consultar IEC 60364-5-54. Conforme item 6.4.3.1.4 da NBR 5410 (ABNT, 2004), a seção de qualquer condutor de proteção, que não faça parte do mesmo cabo ou não esteja contido no mesmo condutor fechado que os condutores de fase, não deve ser inferior a: ▪▪ 2,5 mm2 em cobre se os con- dutores forem providos de prote- ção contra danos mecânicos; ▪▪ 4 mm2 em cobre se os condu- tores não forem providos de pro- teção contra danos mecânicos. Nesta primeira unidade você acompanhou os tipos de condu- tores, os circuitos que eles atuam e as seções mínimas para cada condutor. Na unidade 2 você conhecerá di- versos dispositivos elétricos e sua atuação. O condutor neutro poderá ser di- mensionado em função da seção dos condutores de fase conforme tabela anterior (tabela 1), quando as três condições seguintes forem simultaneamente atendidas: ▪▪ o circuito será presumivel- mente equilibrado, em serviço normal; ▪▪ as correntes das fases não conterão uma taxa de terceira harmônica e múltiplos superiores a 15%; ▪▪ o condutor neutro será prote- gido contra sobrecorrentes. DICA Os valores da Tabela 1 são válidos apenas quando os condutores de fase e o con- dutor de neutro forem do mesmo metal. Tabela 2 - Seção mínima do condutor de proteção Seção dos condutores de fase S Seção mínima do condutor de proteção correspondente mm2 mm2 S≤16 S 16<S≤35 16 S>35 S/2 Fonte: ABNT (2004).
  15. 15. Unidade de estudo 2 Seçõesdeestudo Seção 1 – Fusíveis Seção 2 – Disjuntores Seção 3 – Interruptores diferenciais residuais Seção 4 – Contatores Seção 5 – Relés de sobrecarga Seção 6 – Relés de tempo Seção 7 – Relé de proteção Seção 8 – Botoeiras Seção 9 – Sinaleiros
  16. 16. 17INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Seção 1 Fusíveis Nesta seção você estudará como os dispositivos elétricos são clas- sificados e a operação dos fusíveis na condução elétrica. Os dispositivos elétricos utiliza- dos normalmente em baixa tensão podem ser classificados como: de seccionamento e de proteção. ▪▪ Dispositivos de secciona- mento: comutadoras, seccio- nadoras (a vazio ou sob carga), interruptores e contatores. ▪▪ Dispositivos de proteção: proteção contra sobrecargas (relé térmico, termistores) e proteção contra curto-circuito (fusível, relé eletromagnético). Podem ser aplicados isoladamente ou em conjunto, necessitando análise detalhado para cada aplicação. Além dos dispositivos de seccio- namento e proteção, os disjunto- res têm sido considerados os dis- positivos mais completos por se tratarem de um elemento que in- tegra em um só dispositivo as fun- ções dos dispositivos de seccio- namento e proteção. De maneira geral, os disjuntores possuem a função de interruptores (liga/des- liga), função relé térmico (contra sobrecarga) e função relé eletro- magnético (contra curto-circuito). Sua aplicação em série com ou- tros disjuntores ou fusíveis exige dos especialistas na área cuidados especiais com a coordenação para que mantenham a atuação do sis- tema de proteção de acordo com os critérios de seletividade. Dispositivos Elétricos Utilizados em Baixa Tensão Os fusíveis são dispositivos de proteção mais tradicionais na alimentação de diversas cargas, tendo como principal função a proteção contra curto- circuito de sistemas elétricos, atuando também como limitadores das cor- rentes de curto-circuito. A operação dos fusíveis é dada pela fusão do elemento fusível, contido em seu interior. O elemento fusível é um condutor de seção transversal dimensionado para que sofra com a passagem de corrente elétrica um aquecimento maior que o dos outros condutores devido à sua alta re- sistência. Os fusíveis possuem em seu interior um elemento fusível que geralmen- te é de cobre, prata, estanho, chumbo ou liga. O corpo do fusível, geral- mente de porcelana ou esteatita, é hermeticamente fechado. Os fusíveis possuem ainda um elemento indicador de operação, possibilitando ao profissional da área observar seu estado de funcionamento. O elemento fusível é ainda envolvido, por completo, por um material granulado ex- tintor, utilizado em areia de quartzo com granulometria adequada. A Figura 1 mostra, em corte, a composição interna dos fusíveis D e NH. Figura 1 - Composição Interna dos Fusíveis D e NH Fonte: WEG (2007a, p. 234).
  17. 17. 18 CURSOS TÉCNICOS SENAI Em função da corrente nominal de cada fusível, o elemento fusível poderá ter várias formas. Consti- tui-se de um ou mais fios ou lâmi- nas em paralelo, com trechos de seção reduzida e, ainda, com um ponto de solda de maior vulnera- bilidade cuja temperatura de fusão é menor que o elemento fusível, atuando assim em sobrecargas de longa duração. Em circuitos de potência são uti- lizados fusíveis D ou NH com o objetivo de proteger a carga ali- mentada contra correntes de cur- to-circuito e de forma seletiva (em combinação com relés) contra so- brecargas de longa duração. Já na proteção de circuitos de comando geralmente são utilizados fusíveis tipo D com características de in- terrupção retardada. Existem diversos critérios de classificação de fusíveis. Den- tre eles, os mais utilizados são o da tensão de alimentação (baixa ou alta tensão) e o das características de interrupção (retardados ou ultrarrápidos). Os fusíveis utilizados na prote- ção de circuitos de alimentação de motores são da classe funcio- nal (gL), o que indica que é um elemento de proteção geral e sua característica é de interrupção de efeito retardado (gG). Os moto- res, que são cargas indutivas no instante da partida, necessitam de uma corrente diversas vezes maior que a corrente nominal e que deverá ser tolerada. No caso de fusíveis ultrarrápidos, em fun- ção da corrente de partida, eles não suportariam essa corrente e queimariam, situação que estaria em desacordo com a função do fusível, pois a corrente de partida não representa nenhuma condi- ção anormal. DICA Os tempos determinados abaixo foram retirados de dados práticos levando em consideração o tempo máximo de rotor bloqueado dos motores. É importante ressaltar que os tempos de partida podem variar de acordo com cada tipo de carga. Tempo de partida (aceleração): ▪▪ partida direta: 5s; ▪▪ partida estrela-triângulo: 10s; ▪▪ partida compensadora: 15s; ▪▪ partida estrela série-paralelo: 10s. Caso o fusível retardado seja submetido a condições de curto-circuito, a corrente de interrupção instantânea é muito semelhante aos fusíveis ultrarrápidos, pois a intensidade térmica é elevada a tal nível que funde o elemento fusível instantaneamente. Outro critério importante de classificação dos fusíveis é a forma construtiva, basicamente são classificados em tipo D (diametral) e tipo NH (alta capaci- dade, baixa tensão). Os fusíveis tipo D (ver Figura 2) têm sua aplicação voltada para proteção de curto-circuito em instalações residenciais, comerciais e industriais. Estão disponíveis em diversas correntes normalizadas (dependendo do fabricante), com capacidade de ruptura de acordo com a corrente do fu- sível de 100 kA, 70 kA e 50 kA e tensão máxima de 500 V.” (WEG, 2007a, p. 235). Figura 2 - Fusível Tipo “D” Fonte: Adaptado de WEG (2008a, p. 5). Os fusíveis do tipo NH [ver Figura 3] têm sua aplicação mais restrita na indústria. Deverão ser manuseados apenas por pessoal qualificado para a intervenção e substituição deste elemento em circuitos de potência. Também estão disponíveis em diversos valores de correntes normaliza- das (dependendo do fabricante), com capacidade de ruptura de 120 kA e tensão máxima de 500 V.
  18. 18. 19INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Normalmente, utilizam-se os fu- síveis tipo D até os valores de corrente disponíveis para estes e, somente acima desse valor de corrente, utiliza-se os tipo NH, por questões econômicas. (WEG, 2007a, p. 235). Figura 3 - Fusível Tipo “NH” Fonte: Adaptado de WEG (2008a, p. 2). Nas figuras 4 e 5 estão apresenta- das as curvas de tempo em rela- ção à corrente do fusível. Figura 4 - Curva Característica Fusível Tipo D Fonte: WEG (2008a, p. 7). Figura 5 - Curva Característica Fusível tipo NH Fonte: WEG (2008a, p. 4). Seção 2 Disjuntores Nesta seção serão apresentados os disjuntores e minidisjuntores, os materiais que os compõem, suas utilidades e forma de atua- ção. Os disjuntores são dispositivos de proteção de circuitos mais comuns em baixa tensão. Na maioria das aplicações, são termomagnéticos, equipados com disparo térmico (proteção contra sobre carga – característica de longa duração) e disparo eletro- magnético (proteção contra cur- to-circuito – característica instan- tânea). Geralmente são instalados em quadros de distribuição.
  19. 19. 20 CURSOS TÉCNICOS SENAI Os minidisjuntores são dispositivos de proteção desenvolvidos com o objetivo de proteger as instalações elétricas contra so- brecarga e curto-circuito. Também podem ser utilizados na pro- teção de equipamentos elétricos levando em conta as especifi- cações técnicas (corrente nominal, capacidade de interrupção de curto-circuito e curva de disparo). Com disponibilidade de diversas correntes e curvas de disparo, depen- dendo do fabricante, os minidisjuntores podem ser monopolar, bipolar, tripolar ou até tetrapolar. Figura 6 - Minidisjuntores Fonte: Adaptado de WEG (2006, p. 2). Os minidisjuntores possuem mecanismos de disparo livre, o que garante a atuação do disjun- tor mesmo que a alavanca de acionamento esteja travada na posição ligada. Disparadores térmicos contra sobrecarga e magnéticos contra curto-circuito garantem uma atuação rápida e segura na detecção e extinção da falha. Em caso de curto-cir- cuito, contatos especiais de pra- ta garantem a segurança contra soldagem produzida pelo arco elétrico. Já a câmara de extinção de arco tem por função absorver toda a energia liberada pelo arco elétrico e extinguir o mesmo caso ocorra um curto-circuito. (WEG, 2007a, p. 333). DICA Não é possível formar um minidisjuntor bipolar interligando apenas as manoplas de dois mono- polares. Há um intertrava- mento interno do meca- nismo de disparo.
  20. 20. 21INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Figura 7 - Características Construtivas Fonte: ABB (2004, p. 4). Os minidisjuntores curva de dis- paro B possuem de 3 a 5 vezes a corrente nominal do disparo instantâneo. Com esta caracte- rística os disjuntores curva B são voltados à proteção de cargas resistivas. Ex.: chuveiros, tornei- ras elétricas, aquecedores elétri- cos, etc. Os minidisjuntores curva de dis- paro C possuem de 5 a 10 vezes a corrente nominal do disparo instantâneo. Com esta carac- terística os disjuntores curva C desempenham a função de proteger cargas indutivas. Ex.: lâmpadas fluorescente, circuitos com cargas motrizes, etc. (WEG, 2007a, p. 334). Figura 8 - Curva de disparo Fonte: WEG (2008b, p. 3).
  21. 21. 22 CURSOS TÉCNICOS SENAI É importante ressaltar que para se obter uma seleção adequada do disjuntor, sua corrente nominal deverá ser, na maioria dos casos, menor ou igual à corrente máxima admitida pelo condutor da instalação (capacidade de cor- rente dos condutores forneci- da pelos fabricantes). Os disjuntores em caixa molda- da são acionados pela aplicação de uma força externa (alavanca, motor, etc.) sobre um elemento que tem como função acionar um conjunto de contatos principais e auxiliares, ao mesmo instante que comprime um jogo de molas de abertura. Ao final do percurso do mecanismo de acionamento, uma trava mantém o sistema de posi- ção dos contatos fechados e as molas de abertura comprimidas. Figura 9 - Disjuntor em Caixa Moldada Fonte: WEG (2009a, p. 2). Um comando de abertura, direta- mente no mecanismo ou por meio do sistema de disparo, provoca o destravamento do mecanismo que ocasiona a separação brusca dos contatos fechados provoca- dos pela liberação das molas de abertura comprimidas. Com a abertura dos contatos principais ocorre a interrupção de corrente no circuito que tem valor máximo denominado na capacidade de in- terrupção. A Figura 10 demonstra o funcionamento dos disjuntores em caixa moldada. Figura 10 - Funcionamento de Disjuntores em Caixa Moldada Fonte: WEG (2007a, p. 296).
  22. 22. 23INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS O disjuntor-motor pode ser uti- lizado na proteção de circuitos elétricos e partida/proteção de motores. Com elevada capacida- de de interrupção, possibilita sua aplicação mesmo em instalações com elevado nível de curto-circui- to. Garante ainda proteção total ao circuito e ao motor por meio de seus disparadores térmicos (ajustáveis para proteção contra sobrecargas e equipados também com mecanismos diferenciados com sensibilidade à falta de fase) e magnéticos (calibrados para pro- teção contra curtos-circuitos e as- sim suportar a corrente de partida do motor). O disjuntor-motor é acionado pelos botões ou é rotativo, depen- dendo do modelo e fabricante e tem a função de indicação de dis- paro, permitindo ao usuário veri- ficar visualmente o desligamento manual do disjuntor ou de seu dis- paro via mecanismo de proteção. O mecanismo de acionamento pode ser bloqueado com cadeado ou similar na posição desligado, garantindo assim segurança em manutenções. A utilização deste dispositivo na proteção de motores em substi- tuição às proteções tradicionais, fusível e relé térmico, incorpora- das a um único dispositivo, traz uma série de vantagens, das quais destacam-se: ▪▪ funciona como chave geral; ▪▪ desligamento simultâneo de todas as fases, evitando funciona- mento bifásico; ▪▪ união perfeita entre as curvas de proteção térmica e magnética com possibilidade de regulagem desta última também; ▪▪ em caso de abertura por cur- to-circuito, basta rearmá-lo, não necessitando sua substituição. Figura 11 - Disjuntor Motor com Acio- namento por Botão e Rotativo Fonte: WEG (2009b, p. 5-7). A curva de disparo do disjuntor- motor apresenta como caracterís- tica o tempo de disparo em rela- ção à corrente nominal. As curvas demonstram valores médios das faixas de tolerâncias para tempe- ratura ambiente de 20 °C, inicial- mente em estado frio. Quando trabalhando em temperatura de operação, o tempo de disparo tér- mico é reduzido para aproximada- mente 25% do valor apresentado. Em condições normais de ope- ração, todos os três contatos do disjuntor devem conduzir. Para obter informações precisas sobre a curva de disparo, deve-se con- sultar o catálogo ou o manual do disjuntor-motor, específico para cada modelo e fabricante. Figura 12 - Posição de Montagem Disjuntor Motor Fonte: WEG (2009b, p. 37). 1233 3 3 3 DD7200TMP I S140D 360° 1L1 2L2 3L3 Na Seção 3 você conhecerá um dispositivo que protege contra choques elétricos e incêndios. Seção 3 Interruptores diferenciaisresiduais Os interruptores diferenciais residuais (DRs) são utilizados para proteção de pessoas e instalações elétricas tanto em contatos diretos quanto indiretos e ainda na proteção contra os efeitos de correntes de fuga terra, detectando as fugas de corrente que pos- sam existir em circuitos elétri- cos. Este dispositivo garante a segurança contra choques elétricos e incêndios. Apesar de se ter a sensação de cho- que, em caso de contato da fase com o corpo humano, não há risco de vida, caso o circuito seja protegido por este dispositivo. Figura 13 - Interruptores Diferenciais Residuais Fonte: Adaptado de WEG (2006, p. 3). Quando o assunto é choque elé- trico, de acordo com a IEC 60479, deve- se distinguir duas situações: riscos de contatos diretos e ricos de contatos indiretos.
  23. 23. 24 CURSOS TÉCNICOS SENAI Segundo a ABNT NBR 5410 (ABNT, 2004), contatos diretos são aqueles que ocorrem direta- mente com as partes vivas, ou seja, partes sob tensão em condições normais de serviço, por exemplo, o toque acidental de uma pessoa com o barramento energizado de um quadro de distribuição. Já os contatos indiretos são aqueles que ocorrem com partes que não são vivas em condições normais. Em se tratando dos efeitos causados ao corpo humano, tanto faz se o contato é direto ou indireto. Os DRs são ideais no controle de isolação da instalação, evitando disperdícios de energia por fuga excessiva de corrente e garantin- do assim uma qualidade da insta- lação. DICA O dispositivo (DR) não deso- briga a utilização de prote- ções contra sobrecorrente e também não dispensa o aterramento das massas. O primeiro fator a ser analisado se um DR pode ser aplicado na pro- teção contra contatos diretos e indiretos ou apenas na proteção contra contatos indiretos é a sensibilidade ou corrente diferencial residual no- minal de atuação (IDn) do dispositivo. O dispositivo com corrente diferencial residual nominal de 30 mA po- derá ser aplicado na proteção contra contatos diretos e indiretos por ser tratar de um dispositivo de alta sensibilidade. Já o dispositivo com corrente diferencial de 300 mA, por se tratar de um dispositivo de alta sensibilidade, deverá ser aplicado apenas na pro- teção contra contatos indiretos ou na proteção contra risco de incêndio (conforme normas de instalação), limitando as corrente de fuga à terra em locais com materiais inflamáveis, em processo ou armazenados. Ex.: papel, fragmentos de madeira, plásticos, líquidos inflamáveis, etc. Existem também interruptores diferenciais projetados para operar com correntes de fuga de 500 mA, porém eles só protegem as instalações contra riscos de incêndio, não oferecendo segurança contra riscos aos usuários. O interruptor diferencial tem como função monitorar perma- nentemente, por meio de um transformador de corrente toroi- dal, a soma vetorial das correntes que percorrem todo o circui- to. Em condições normais de funcionamento, onde o circuito estiver operando sem problemas, a soma vetorial das correntes deverá ser praticamente nula. Caso o circuito apresente alguma falha de isolamento em um equipa- mento alimentado por esse circuito, ocasionando um fuga de corrente à terra, a soma vetorial das correntes que percorrem o circuito protegido pelo dispositivo não é mais nula, é justamente essa diferença de corrente que o DR tem a função de detectar. Da mesma forma, se uma pessoa tocar uma parte viva do circuito prote- gido, a corrente irá circular pelo corpo humano, provocando igualmente um desequilíbrio na soma vetorial das correntes. Esse desequilíbrio será também detectado pelo DR tal como se fosse uma corrente de falta à terra.
  24. 24. 25INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Figura 14 - Curva de Funcionamento Fonte: WEG (2006, p. 4). Figura 15 - Diagrama de Ligação Fonte: ABB (2004, p. 10). Os interruptores diferenciais residuais bipolares são utilizados normal- mente na proteção de sistemas fase/neutro ou fase/fase. Já os interrup- tores diferenciais residuais podem ser utilizados em qualquer tipo de rede. Caso utilizar o DR tetrapolar como bipolar, a fase deverá passar pelos terminais 5-6 e o neutro por 7-8. Todos os condutores do circuito devem ser conectados ao DR, entretanto, o terra não deverá ser conec- tado ao dispositivo. Após a saída do dispositivo, o condutor neutro deve permanecer isolado de toda a instalação e não pode ser conectado ao terra. Na seção anterior você pôde estudar os interruptores diferenciais resi- duais (DRs), um dispositivo utilizado para proteger o homem de cho- ques elétricos e incêndios. Agora, na Seção 4, você aprenderá sobre os dispositivos contatores e visualizará os elementos que compõem esse dispositivo.
  25. 25. 26 CURSOS TÉCNICOS SENAI Seção 4 Contatores Os contatores são dispositivos de manobra mecânica, não manual, eletromagnética, que têm uma única posição de repouso. São construídos para elevada frequ- ência de manobras, capazes de es- tabelecer, conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, inclusive suportar so- brecargas no funcionamento. De acordo com a sua aplicação, o contator pode ser utilizado indivi- dualmente ou acoplado a relés de sobrecarga. Existem contatores de potência e contatores auxilia- res. Figura 16 - Contator Fonte: WEG (2007a, p. 247). Os principais elementos construti- vos de um contator são: contatos (principais e auxiliares), sistema de acionamento (bobina), carcaça e acessórios. Os contatos principais em estado fechado desempenham a função de ligação entre a rede e a carga conduzindo corrente ao circuito principal. Esses contatos são pro- jetados para que tenham capaci- dade de estabelecer e interromper correntes de cargas resistivas, ca- pacitivas e indutivas. O profissio- nal da área deve observar a cate- goria de emprego deste contator. 1. Carcaça inferior 2. Núcleo fixo 3. Anel de curto-circuito 4. Bobina 5. Mola de curso 6. Núcleo móvel 7. Cabeçote móvel 8. Contatos móveis principais 9. Contatos móveis auxiliares 10. Molas de contato 11. Contatos fixos principais 12. Contatos fixos auxiliares 13. Parafusos com arruelas 14. Carcaça superior 15. Capa Figura 17 - Elementos Construtivos do Contator Fonte: WEG (2007a, slide 7). 01 02 03 04 05 06 0711 08 09 10 14 15 12 13
  26. 26. 27INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS DICA Os contatos principais nos contatores geralmente se- rão em número de três, quatro eventualmente e, em casos específicos, dois e até um. Os contatos auxiliares dimensio- nados com função de comutação de circuitos auxiliares de coman- do, sinalização e intertravamento, entre outras aplicações, podem ser do tipo NA (Normalmente Aberto) ou NF (Normalmente Fechado), e ainda adiantados ou retardados, dependendo das ca- racterísticas do contato. Figura 18 - Blocos de Contatos Auxiliares Fonte: Adaptado WEG (2007a, p. 246). Seu acionamento eletromagnético é realizado através da alimentação da bobina que pode ser de cor- rente alternada (CA) ou contínua (CC), por serem dotados de siste- mas específicos (bobina, núcleo) para cada tipo de corrente. Em seguida você observará deta- lhadamente essas formas de acio- namento. Acionamento CA Ao alimentar a bobina um cam- po magnético é gerado, atraindo o núcleo móvel, ocasionando as- sim a movimentação dos contatos principais e auxiliares. Para contatores acionados por corrente alternada, existem os anéis de curto-circuito, que estão fixos sobre o núcleo do contator, geralmente fixos no núcleo fixo. Para contatores com um anel na parte fixa e outro na parte mó- vel, deve-se observar, na hora da montagem, para que fique um anel voltado para cima e outro para baixo; os anéis evitam o ruí- do devido à passagem da corrente alternada por zero. Um entreferro reduz a remanên- cia após a interrupção da tensão de comando e evita o “colamen- to” do núcleo. Após a desenergi- zação da bobina de acionamento, o retorno dos contatos principais e auxiliares para a posição original de repouso é efetuado através de molas. Acionamento CC O que difere o acionamento CC do CA é a constituição do circuito magnético que não apresenta anéis de curto-cir- cuito e ainda possui bobina de enrolamento com deriva- ção (parte para atracamento e outra para manutenção), um contato NF retardado na abertura que curto-circuita parte do enrolamento duran- te o atracamento. A derivação desse enrolamento tem a função de reduzir a potên- cia absorvida pela bobina após o fechamento do contator, evitando dessa forma o sobreaquecimento e a queima da bobina. Recomenda-se aplicar aciona- mento CC em circuitos onde os equipamentos de acionamento da bobina sejam sensíveis aos efeitos causados pela tensão induzida do campo magnético da corrente al- ternada (semicondutores) muito comum em circuitos que com- põem CLP, inversores de frequ- ência e soft-starter. Segundo a norma IEC 947-4, a identificação de contatores e de- mais dispositivos de manobra de baixa tensão é utilizada para for- necer informações a respeito da função de cada terminal e sua localização em relação a outros terminais e facilitar e uniformizar a execução de projetos e a monta- gem de painéis. As bobinas são identificadas de forma alfanumérica com A1 e A2. Os terminais do circuito principal (potência) são identificados por números unitários e por sistema alfanumérico como na figura a seguir.
  27. 27. 28 CURSOS TÉCNICOS SENAI Figura 19 - Identificação de Terminais de Potência Fonte: WEG (2007a, p. 247). Os terminais 1L1, 3L2 e 5L3 geralmente são conectados aos dispositivos de seccionamento ou proteção, sendo que os terminais do contator fi- cam voltados para a rede (fonte de alimentação) e os terminais 2T1, 4T2 e 6T3 são conectados aos relés de sobrecarga ou diretamente à carga. Os terminais dos contatos auxiliares são identificados ou marcados nos diagramas, através de figura com dois números, a unidade representa a função do contato e a dezena representa a sequência de numeração conforme Figura 20. Figura 20 - Identificação de Terminais dos Contatos Auxiliares Fonte: WEG (2007a, p. 247). Os números de função 1,2 são utilizados para designação de contatos Normalmente Fechados e os números de função 3,4 são utilizados para designação de contatos Normalmente Abertos. Figura 21 - Identificação dos Contatos Auxiliares Fonte: WEG (2007a, p. 248). Os traços que antecedem os nú- meros de função indicam a sequ- ência. Seguindo a norma, os ter- minais pertencentes a um mesmo elemento de contato devem rece- ber o mesmo número de sequên- cia. No entanto, contatos com o mesmo número de função devem receber número de sequência di- ferente. Os números de função 5-6 são designações de contatos NF retardados na abertura, en- quanto os números de função 7-8 são utilizados para designar a fun- ção de contatos NA adiantados no fechamento. Na Figura 22 é possível observar como se dá essa identificação. Figura 22 - Identificação de Sequência dos Contatos Fonte: Adaptado de WEG (2007a, p. 248).
  28. 28. 29INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS A vida útil mecânica é obtida pela da realização de ensaios, de- terminando, assim, o número de manobras sem carga que o conta- tor poder realizar sem apresentar defeitos mecânicos. Esse ensaio é realizado com o contator instala- do sob condições usuais de servi- ço, com classe de funcionamento intermitente. Já a vida útil elétrica é determina pelos ensaios com o contator sob carga, sendo obtido assim o nú- mero de manobras que os conta- tos dos polos podem efetuar sem apresentar defeitos necessitando de manutenção. Esse fator ligará diretamente a categoria de empre- go, da corrente e tensão nominal de serviço. Os ensaios para determinar a vida útil elétrica são realizados nos regimes de emprego AC3 e AC4, podendo variar dependendo do tipo de fabricante. A vida útil elétrica dos contatos está situada na faixa de um milhão de mano- bras em regime AC3. Já a vida útil mecânica está situada na faixa de dez milhões de manobras, o que garante o perfeito funcionamen- to do contator durante toda a sua vida útil elétrica. DICA É importante ressaltar que a elevada vida útil mecânica não garante que se poderá efetuar diversas substituições dos contatos. A subs- tituição dos contatos é apenas uma opção válida e muito emprega- da, mas deve ser levado em conta que a cada manobra do contator é ocasionado faiscamento, em especial na abertura. Esse processo provoca a carbonização das partes internas e o depósito de material condutor nas câmaras do contator, fator determinante na vida útil elétrica do contator. Sempre que se substituir apenas os contatos, deve-se observar esses aspectos e verificar junto ao fabricante a dis- ponibilidade de venda de contatos avulsos. Os contatores devem ser montados preferencialmente na vertical em local que não está sujeito à trepidação. É permitida uma inclinação em relação ao plano de montagem de aproximadamente 30°, o que possibi- lita a instalação em navios. É importante observar que tipo de contator está sendo instalado e ainda seguir as orientações de inclinação e posicionamento de cada fabricante. Figura 23 - Posição de Montagem de Contatores Fonte: WEG (2010, p. 15). Ao dimensionarmos os contato- res devemos ter a máxima aten- ção, pois a seleção correta do dispositivo é que definirá o bom funcionamento de máquinas e equipamentos por ele acionado, tal como sua vida útil tanto elétri- ca quanto mecânica especificada pelo fabricante.
  29. 29. 30 CURSOS TÉCNICOS SENAI Seguindo os critérios definidos para a seleção dos contatores, podemos otimizar e garantir uma maior segurança contra colamen- to de contatos e possibilitar uma maior vida útil elétrica. Do ponto de vista elétrico, o processo de li- gação depende do circuito que o contator está operando, em cor- rente contínua ou alternada. Em corrente alternada: ▪▪ cargas resistivas – a tensão está em fase com a corrente; ▪▪ cargas indutivas – surge uma defasagem entre a tensão e a cor- rente. a corrente antes de se esta- bilizar, passa por um transitório, que pode ser desmembrada em dois componentes, a alternada e a contínua. Este componente contínua decresce em função da constante de tempo do circuito, L/R; ▪▪ cargas capacitivas – ocorre, igualmente, uma defasagem entre a tensão e a corrente. A estabi- lização da corrente transitória acontece com uma velocidade que é dependente da constante de tempo, RxC. Em corrente contínua: ▪▪ cargas indutivas – a corrente não assume instantaneamente um valor nominal, por causa da indutância do circuito, que difi- culta o crescimento. A constante de tempo do circuito é dada pela relação entre o valor final da corrente e a velocidade inicial de crescimento da mesma. A corrente chega a 95% de seu valor final após um tempo de três vezes a constante de tempo. Em sistemas industriais, esta constante apresenta valores de até 15 ms; ▪▪ cargas capacitivas – a corrente é limitada pela resistência do cir- cuito e podem ocorrer picos. O comportamento do circuito é definido pela constante de tempo, RxC, que é inversamente proporcional à velocidade de decréscimo da corrente. Acompanhe os critérios de escolha mais importantes. Categoria de emprego Por meio da categoria de emprego são definidas as condições para es- tabelecer e interromper a corrente e a tensão nominal de serviço cor- respondente para a utilização em condições normais de operação do contator nos mais diversos tipos de aplicação para CA e CC. Observe o quadro a seguir: Tipo de corrente Categorias de emprego Aplicações típicas CA AC – 1 Manobras leves; carga ôhmica ou pouco indutiva (aquecedores, lâmpadas incandes- centes e fluorescentes compensadas). AC – 2 Manobras leves; comando de motores com anéis coletores (guinchos, bombas, com- pressores). Desligamento em regime. AC – 3 Serviço normal de manobras de motores com rotor gaiola (bombas, ventiladores, compressores). Desligamento em regime.* AC – 4 Manobras pesadas. Acionar motores com carga plena; comando intermitente (pulsa- tório); reversão à plena marcha e paradas por contracorrente (pontes rolantes, tor- nos, etc.). AC – 5a Chaveamento de controle de lâmpadas de descargas elétricas. AC – 5b Chaveamento de lâmpadas incandescentes. AC – 6a Chaveamento de transformadores. AC – 6b Chaveamento de bancos de capacitores. AC – 7a Aplicações domésticas com cargas pouco indutivas e aplicações similares. AC – 7b Cargas motoras para aplicações domésticas.
  30. 30. 31INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Tipo de corrente Categorias de emprego Aplicações típicas CA AC – 8a Controle de compressor-motor hermeticamente refrigerado com reset manual para liberação de sobrecarga.** AC – 8b Controle de compressor-motor hermeticamente refrigerado com reset automático para liberação de sobrecarga.** AC – 12 Controle de cargas resistivas e cargas de estado sólido com isolamento através de acopladores ópticos. AC – 13 Controle de cargas de estado sólido com transformadores de isolação. AC – 14 Controle de pequenas cargas eletromagnéticas (≤ 72 VA). AC – 15 Controle de cargas eletromagnéticas (> 72 VA). CC DC – 1 Cargas não indutivas ou pouco indutivas (fornos de resistência). DC – 3 Motores CC com excitação independente: partindo em operação contínua ou em chaveamento intermitente. Frenagem dinâmica de motores CC. DC – 5 Motores CC com excitação série: partindo operação contínua ou em chaveamento intermitente. Frenagem dinâmica de motores CC. DC – 6 Chaveamento de lâmpadas incandescentes. DC – 12 Controle de cargas resistivas e cargas de estado sólido através de acopladores óp- ticos. DC – 13 Controle de eletroímãs. DC – 14 Controle de cargas eletromagnéticas que têm resistores de economia no circuito. * A categoria AC – 3 pode ser usada para regimes intermitentes ocasionais por um período de tempo limitado como em set-up de máquinas; durante tal período de tempo limitado o número de operações não pode exceder 5 por minuto ou mais que 10 em um período de 10 minutos. ** Motor-compressor hermeticamente refrigerado é uma combinação que consiste em um compressor e um motor, ambos enclausurados em um invólucro, com eixo não externo, sendo que o motor opera nesse meio refrigerante. Quadro 2 - Categorias de emprego de contatores conforme IEC 947-4 Fonte: WEG (2007a, p. 257).
  31. 31. 32 CURSOS TÉCNICOS SENAI Após a determinação da categoria de emprego do contator, deve-se fazer a seleção da tensão principal, potência ou corrente a acionar. Tensão de comando A tensão de comando é um cri- tério empregado após a definição do tipo de contator a ser utiliza- do, juntamente com a frequência da rede. Diferencia-se a princípio pelo sistema utilizado, sendo mais usada a tensão em corrente alter- nada e com menor incidência em corrente contínua. Frequência de mano- bras A frequência de manobras, ou o número de manobras por hora que o contator poderá realizar, também é um fator fundamental na seleção dos contatores, pois quanto maior este valor, menor será a vida dos contatos. Os va- lores de frequência de manobras para os diversos tipos de aplicação podem ser encontrados nos catá- logos fornecidos pelo fabricante. Quantidade de conta- tos auxiliares A quantidade de contatos auxilia- res dependerá das necessidades de comando intertravamento e sinalizações constantes em cada circuito. Na seção que você acabou de estudar foram trabalhados diversos con- ceitos referentes ao contator, dentre eles você aprendeu: os elementos que constroem um contator, as formas de acionamento, que podem ser de corrente alternada (CA) ou contínua (CC), e as aplicações do conta- tor. Na próxima seção que você iniciará será apresentado um dispositivo utilizado para proteger o superaquecimento dos equipamentos elétricos. Seção 5 Relésdesobrecarga Relés de sobrecarga são dispositivos constituídos por um par de lâ- minas metálicas (um par por fase), com princípio de funcionamento baseado nas diferentes dilatações térmicas que os metais apresentam quando submetidos a uma variação de temperatura. Também são constituídos por um mecanismo de disparo contido num invólucro isolante e com alta resistência térmica. Figura 24 - Relé de Sobrecarga Fonte: Adaptado de WEG (2010, p. 10). Relés de sobrecarga são aplicados na proteção de um possível supera- quecimento dos equipamentos elétricos, como transformadores e mo- tores. O superaquecimento do motor pode ser ocasionado por sobrecarga mecâ- nica na ponta do eixo, tempo de partida elevado, rotor bloqueado, falta de fase ou variações excessivas de tensão e frequência da rede. Nos possíveis problemas apresentados acima, o aumento de corrente (sobrecorrente) no motor é monitorado por todas as fases do relé de sobrecarga.
  32. 32. 33INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS 1. Botão de rearme 2. Contatos auxiliares 3. Botão de teste 4. Lâmina bimetálica auxiliar 5. Cursor de arraste 6. Lâmina bimetálica principal 7. Ajuste de corrente Figura 25 - Representação Esquemática de um Relé Térmico de Sobrecarga Fonte: WEG (2007a, p. 271). Conforme visto na representação esquemática acima, um relé de sobrecarga pode ser dividido em duas partes. Circuito principal ou de potência O circuito principal é constitu- ído de três pares de lâminas bimetálicas de aquecimento, alavanca de desarme, ter- minais de entrada (1L1, 3L2 e 5L3) e terminais de saída (2T1, 4T2 e 6T3). Circuito auxiliar ou de comando O circuito auxiliar é constituído basicamente dos contatos auxilia- res (NA – Normalmente Aberto e NF – Normalmente Fechado) por onde deverá circular toda a cor- rente de comando, botão de regulagem, botão de rearme (reset), botão de seleção (manual e automático) e bimetal de compensação da temperatu- ra (possibilitando que o relé tenha condições de operação na faixa de -20 a 50 °C sem alterações na curva de desarme). Com a passagem da corrente nominal do motor (corrente para a qual o relé foi ajustado), os bimetais se curvam. A curvatura do elemento ocorre porque o bimetal é constituído por uma liga de dois materiais com coeficientes de dilatação diferentes, sendo que a curvatura será para o lado com material com menor coeficiente de dilatação. Figura 26 - Deflexão do Bimetal Fonte: WEG (2007a, p. 272). Com a circulação da corrente nominal do motor ocorre a curvatura dos bimetais, mas é insuficiente para o desarme. Caso ocorra uma sobre- carga, os bimetais apresentarão uma curvatura maior ocasionando o deslocamento da alavanca de desarme. Tal deslocamento é transmitido mecanicamente ao circuito auxiliar, provocando o desarme do mesmo.
  33. 33. 34 CURSOS TÉCNICOS SENAI A atuação do relé não sofre in- fluência da variação da tempera- tura ambiente, pois o bimetal de compensação sofrerá o mesmo deslocamento, mantendo assim a relação inicialmente definida. Com o auxílio de um dial pode-se ajustar o ponto de atuação do relé, ou seja, a curvatura das lâminas, e o consequente desligamento, possibilitando o ajuste do valor de corrente que provoca a atuação do relé. Os relés são compostos por duas hastes móveis (1 e 2) ligadas a uma alavanca móvel (3). Essa alavanca é a responsável pela transmissão do movimento dos bimetais ao circuito auxiliar. Nas figuras 27, 28 e 29 estão re- presentadas três situações: Figura 27 - Posição de Repouso no Relé Fonte: WEG (2007a, p. 273). Figura 28 - Sobrecarga Bipolar no Relé Fonte: WEG (2007a, p. 273). Figura 29 - Sobrecarga Tripolar no Relé Fonte: WEG (2007a, p. 273). DICA Sempre que o deslocamento da alavanca 3 atingir a posição “S”, haverá o desarme do relé. Caso o relé sofra uma sobrecarga tripolar, o deslocamento dos bimetais será uniforme, deslocando as hastes 1 e 2 que empurram a alavanca 3 em deslocamento paralelo ao dos bimetais, ocorrendo o desarme do relé. No caso de uma sobrecarga bipolar, a haste 2 permanecerá na po- sição inicial por meio do bimetal que se encontra sem corrente e por meio de um braço de alavanca o movimento dos bimetais sob corrente é transmitido para alavanca 3. Essa relação de alavancas amplia o movimento, desarmando o relé com uma menor dilatação dos bimetais. Em consequência desse sistema de alavancas, o tem- po de desarme do relé é menor para uma sobrecarga bipolar do que em casos de sobrecarga tripolar. Proteção com relés + TCs Transformadores de corrente (TCs) são dispositivos projetados com o objetivo de reduzir as altas correntes dos circuitos primários, reprodu- zindo em seus secundários a corrente de seus circuitos primários com uma relação previamente definida e adequada, tornando possível a utili- zação, em seu secundário, de instrumentos de proteção de menor custo. Em TCs as correntes de saturação para utilização em dispositivos de proteção atingem elevados níveis (10 a 20xIn), dessa forma, o TC não sofre saturação nos instantes da partida e sobrecarga de motores elétri- cos. Já os TCs de medição não são adequados para proteção, pois saturam facilmente e com esse efeito “escondem” o que realmente passa no cir- cuito. A relação tempo x corrente de desarme de relés térmicos de sobrecarga é conhecida como curva característica.
  34. 34. 35INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Figura 30 - Curvas Características de Relés Térmicos de Sobrecarga Fonte: WEG ([19--], p. 23). t = Tempo de Desarme XIE = Múltiplos da Corrente de Regulagem 3 = Curva Característica para carregamento Tripolar 2 = Curva Característica para Carregamento Bipolar Como se pôde observar na Figu- ra 30, no eixo horizontal se en- contram os valores múltiplos da corrente de regulagem (XIE ) e no eixo vertical, o tempo de desarme (t). Também temos a curva 3 que representa o comportamento dos relés quando submetidos à sobre- carga tripolar e na curva 2 para sobrecarga bipolar. Os valores de desarme apresen- tados nas curvas são válidos para sobrecargas a partir da tempera- tura ambiente, sem aquecimento prévio, ou seja, inicialmente em estado frio. Os relés, que se encontram em operação sob corrente nominal e temperatura de trabalho nor- mal, deverão se considerados pré- aquecidos (estado quente), um tempo de atuação em torno de 25 a 30% dos valores das curvas. Com este pré-aquecimento devido à passagem da corrente nominal, os bi- metálicos já sofreram um deslocamento de aproximadamente 70% do necessário para o desarme. DICA Exemplo Nas curvas de desligamento vistas anteriormente, para uma sobre- carga de 2xIn, tem-se, a frio, um tempo de 60s para que ocorra o desarme do relé. Observe a seguir como é determinado o tempo de resposta no caso de bimetálicos já aquecidos. Tq = 0,3 x Tf Tq = 0,3 x 60 = 18s Sendo: ▪▪ Tq = tempo de desligamento “a quente”; ▪▪ Tf = tempo de desligamento “a frio”. A norma IEC 947-4-1 especifica os tempos de desarme no caso de so- brecarga conforme a tabela abaixo: Tabela 3 - Tempos de desarme conforme IEC 947-4-1 Sobrecarga Tempo Estado 1,05 x In > 2h a frio 1,20 x In < 2h a quente 1,50 x In < 4 min < 8 min < 12 min classe 10 classe 20 classe 30 7,20 x In 4 < Tp < 10 6 < Tp < 20 9 < Tp < 30 classe 10 classe 20 classe 30 Fonte: WEG (2007a, p. 275). Segundo a IEC 947, um relé térmico de sobrecarga deve ser capaz de trabalhar numa faixa de 5° C a + 40° C. Essa faixa de variação de tempe- ratura pode oscilar dependendo do fabricante e modelo do dispositivo, sendo assim, deve-se observar as especificações de variação de tempe- ratura informadas e os valores referidos à umidade relativa do ar, que podem variar de acordo com a temperatura ambiente.
  35. 35. 36 CURSOS TÉCNICOS SENAI A fim de não sofrer influência com a variação da temperatura ambiente sobre suas caracterís- ticas de desarme, os relés são montados com bimetais de com- pensação. Para evitar que a tem- peratura ambiente influencie no tempo de disparo do relé, o cur- sor atua sobre a lâmina bimetálica de compensação, na qual não há circulação de corrente elétrica, ou seja, aquecida somente pela tem- peratura ambiente que sofrerá uma curvatura de igual proporção das lâminas principais. Isso garan- tirá que as lâminas aquecidas pela corrente, determinem um mesmo tempo de disparo em qualquer condição de temperatura ambien- te. DICA A posição de montagem dos relés deve seguir sempre as orientações fornecidas pelo fabricante, mas em geral é possível afirmar que os relés podem ser fixados em pare- des verticais. Inclinações de até 30° na vertical e 90° na horizontal são admissíveis para todos os lados (sempre observando a limitação da mola dos contatores). Figura 31 - Posição de Montagem de Relés de Sobrecarga Fonte: WEG (2007a, p. 276). A corrente nominal do motor é utilizada para ajuste do relé atra- vés do botão de regulagem, é ainda característica fundamental na seleção do mesmo, pois a cor- rente do motor definirá a faixa de corrente do relé de sobrecarga. Deve-se consultar as caracterís- ticas de rede indicadas pelo fa- bricante a cada modelo de relé, como é o caso de relés WEG apropriados para instalações com frequência de 0 Hz (CC) e 400 Hz, com restrição aos relés acoplados a TCs que devem ser aplicados em rede de 50/60 Hz. Nessa faixa de frequência a influência sobre os valores de desarme deverá ser desprezada. A tensão nominal de isolação indica o maior valor de tensão que o dispositivo pode su- portar. A proteção de um motor com relé de sobrecarga tem seu desempe- nho garantido nos casos de ope- ração contínua ou respeitado o limite de frequência de manobras do fabricante, que na maioria dos casos é 15 manobras/hora. Caso os relés tripolares sejam uti- lizados na alimentação de cargas monofásicas ou bifásicas a co- nexão desse dispositivo deve ser efetuada conforme Figura 32, ou seja, dessa forma o relé se com- porta como se estivesse carregado para serviço trifásico. Figura 32 - Relé Térmico de Sobrecarga Tripolar para Serviço Monofásico (a) ou Bifásico (b) Fonte: WEG (2007a, p. 277). A nomenclatura utilizada para fornecer informações a respeito da numeração de sequência e da função de cada terminal ou sua localização com respeito a outros terminais, deve estar de acordo com a norma IEC 947. Seguindo a norma, os terminais do circuito principal dos relés de sobrecarga deverão ser marcados da mesma forma que os terminais de potên- cia dos contatores.
  36. 36. 37INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Figura 33 - Identificação dos Terminais de Potência do Relé de Sobrecarga Fonte: WEG (2007a, p. 277). Já os terminais dos circuitos auxiliares do relé deverão ser marcados da mesma forma que os de contatores, com funções específicas, conforme exemplos a seguir. O número de sequência deve ser o 9 e, se uma segun- da sequência existir, será identificada com o zero. Figura 34 - Identificação dos Terminais dos Contatos Auxiliares do Relé de Sobrecarga Fonte: WEG (2007a, p. 278). Figura 35 - Tecla Multifunção Relé de Sobrecarga Fonte: WEG (2007a, p. 279). Na próxima seção você estudará dispositivos que controlam o tem- po do funcionamento, tornando automáticos os processos indus- triais, as máquinas, especialmente, as relações de sequência, inter- rupções de comandos e chaves de partida. Seção 6 Relésdetempo Temporizadores são disposi- tivos de controle de tempos de curta duração que têm por finalidade fornecer um sinal de saída conforme sua função e o tempo ajustado. São uti- lizados na automação de má- quinas, processos industriais, especialmente em sequencia- mento, interrupções de co- mandos e chaves de partida. Os relés de tempo com retardo na energização (RE) são dispositivos aplicados no sequenciamento de comandos e interrupções, painéis de comando e chaves compensa- doras. Podemos encontrar estes relés nas configurações com 1 ou 2 saídas NA/NF. Com a energização dos terminais de alimentação A1-A2/A3-A2, inicia-se a contagem do tempo (t) ajustado no dial. Depois de trans- corrido esse tempo, acorrerá a comutação dos contatos de saída, permanecendo nessa posição até que a alimentação seja interrom- pida.
  37. 37. 38 CURSOS TÉCNICOS SENAI Figura 36 - Diagrama Temporal Fonte: WEG (2007a, p. 280). a – Instante da Comutação dos Contatos b – Retorno para a Posição de Repouso T – Temporização Ajustado no Dial Figura 37 - Diagrama de Ligação: Relé de Tempo com Retardo na Energização Fonte: WEG (2008c, p. 7). Alimentação: A1–A2/A3-A2. Saída 1: 15 – Contato comum. 16 – Contato NF. 18 – Contato NA. Saída 2: 25 – Contato comum. 26 – Contato NF. 28 – Contato NA. Os relés de tempo estrela-triângulo (Y-D) são dispositivos fabricados especialmente para utilização em chaves de partida estrela-triângu- lo. Neste relé se encontram dois circuitos de temporização, sendo possível ajustar apenas o controle de tempo que executa a conexão estrela, e o segundo, com tempo preestabelecido e fixo (100 ms) para controle do intervalo entre a troca das conexões estrela e tri- ângulo. Com a energização dos terminais de alimentação A1-A2/A3-A2, o contato de saída estrela (15 – 18) comutam instantaneamente, per- manecendo os terminais aciona- dos durante todo o tempo (t1) ajustado no dial. Depois de trans- corrida a temporização ajustada o contato estrela retorna ao repou- so (15 – 16), iniciando a contagem do tempo (t2) fixo de 100 ms; ocorrido no tempo (t2) os con- tatos de saída triângulo (25 – 28) serão acionados e permanecem acionados até que a alimentação seja interrompida.
  38. 38. 39INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Figura 38 - Diagrama Temporal Fonte: WEG (2007a, p. 283). a – Instante da Comutação dos contatos b – Retorno para a Posição de Repouso T1 – Tempo Ajustável para Conexão Estrela T2 – Tempo Fixo para Conexão Triângulo (100 ms) Figura 39 - Diagrama de Ligação Relé de Tempo Estrela-Triângulo Fonte: WEG (2008c, p. 7). Alimentação: A1–A2/A3-A2 Saída 1: Contato Estrela 15 – Contato Comum 16 – Contato NF 18 – Contato NA Saída 2: Contato Triângulo 25 – Contato Comum 26 – Contato NF 28 – Contato NA Ao especificar um temporizador, deve-se especificar primeiramente o modo de operação, em seguida, a faixa de ajuste do tempo, tensão de comando e o número de contatos, observando-se as configurações necessárias para aplicação. A alimentação se encontra dispo- nível em diversos níveis de tensão tanto em corrente alternada quan- to em corrente contínua. Para consultar os níveis de tensão e fai- xas de ajuste do temporizador, é indicado consultar o catálogo do fabricante, pois pode existir dife- rença significativa entre os fabri- cantes. A temporização desejada deve ser ajustada pelo seu DIAL de ajuste frontal cuja escala geralmente se apresenta em segundos, porém pode se encontrar temporizado- res com escala de minutos.
  39. 39. 40 CURSOS TÉCNICOS SENAI 2 4 6 8 10s 16 18 A2 25 26 28 A1 15 A3 2 4 6 8 10s1 RTW-ET Figura 40 - Dial Ajuste de Temporização Fonte: WEG (2008c, p. 7). Temporizadores pneumáticos são elementos fixados diretamente na parte frontal dos contatores. Funcionam como temporizador com retar- do na energização e desenergização. O bloco temporizador pneumático WEG possui uma faixa de ajuste de 0,1 a 30 segundos, possibilitando a combinação com blocos de contatos auxiliares frontais e laterais, obede- cendo à capacidade máxima de contatos auxiliares de cada contator. Não possui bobina, reduz o espaço ocupado em painéis, condição esta cada vez mais crítica para fabricantes de máquinas e na montagem de CCMs. Figura 41 - Temporizador pneumático Fonte: WEG (2007a, p. 281). 1 3 10 30 0,1
  40. 40. 41INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Figura 42 - Diagrama de Funcionamento Fonte: WEG (2007a, p. 282). Seção 7 Relésdeproteção O relé de sequência de fase é o dispositivo ideal para o monitoramento e controle de sistemas trifásicos contra a inversão da sequência das fases (L1-L2-L3). Detecta qualquer inversão de sequência de fases e, por isso, é muito utilizado na proteção dos motores trifásicos, painéis de coman- do e diversos acionamentos CA. O relé de sequência de fase não comuta a saída (15-18 aberto) do relé, impossibilitando o sistema o qual está inserido entrar em operação. Isso ocorre por causa da inversão de fases na alimentação do sistema. A saída do relé só é comutada (15-18 fechado) para a posição que habilita a ope- ração do sistema caso a rede elétrica esteja conectada com a sequência de fases adequada. Figura 43 - Diagrama de Funcionamento Fonte: WEG (2008c, p. 10). Figura 44 - Diagrama de Ligação Fonte: WEG (2008c, p. 10). L1/L2/L3 – Alimentação/Moni- toramento Saída: 15 – Contato Comum 16 – Contato NF 18 – Contato NA
  41. 41. 42 CURSOS TÉCNICOS SENAI O relé de falta de fase é o dispo- sitivo que tem como finalidade a proteção de sistemas trifásicos com ou sem neutro. Com neutro na instalação O relé de falta de fase com neutro na instalação se destina à proteção e ao controle de sistema trifásico com neutro. O dispositivo irá mo- nitorar a falta de fase de uma ou mais fases e também verificar a tensão no neutro e efetuar o des- ligamento, quando a falta ocorre. O neutro obrigatoriamente deve- rá estar conectado ao dispositivo. Com contato reversor, estes dis- positivos geralmente são forneci- dos com retardo no desligamen- to de até 5s para que não efetue desligamentos desnecessários durante a partida do motor que pode ocasionar quedas de tensão maiores que a estabelecida para atuação do dispositivo. Sem neutro na instalação O relé de falta de fase sem neutro na instalação se destina à prote- ção de sistemas trifásicos contra falta de fase e falta de fase com realimentação. O dispositivo irá monitorar a amplitude das três fases estando elas dentro dos li- mites ajustados, o dispositivo de proteção comuta os contatos para a posição de trabalho (15-18). Caso ocorra a queda de tensão de uma das fases em relação à ou- tra para valores abaixo do limite percentual ajustado no DIAL de ajuste de sensibilidade (proteção contra fase fantasma do motor), irá comutar o contato de saída bloqueando o funcionamento do sistema. Não é necessária a cone- xão do neutro ao dispositivo. Ajuste de sensibilidade A sensibilidade do relé poderá ser ajustada por meio do dial, conforme percentual desejado que pode variar entre 70 a 90%; o percentual ajus- tado definirá o percentual de quebra de uma fase em relação às outras. Figura 45 - Diagrama de Funcionamento Fonte: WEG (2008c, p. 11). Figura 46 - Diagrama de Ligação Fonte: WEG (2008c, p. 11). Relés de mínima e má- xima tensão Utilizados na supervisão de redes de alimentação mono- fásicas e trifásicas. Permitem o acionamento de alarme ou o desligamento de circuitos de modo a proteger equipa- mentos contra variação da tensão da rede além dos limi- tes pré-fixados. Ajustam-se os valores máximos e mínimos de tensão admissíveis para o equipamento a ser protegi- do por meio de dois potenciôme- tros independentes. O relé de saída estará energizado para tensões de alimentação den- tro da faixa ajustada e desenergi- zado acima ou abaixo dessa. Estes relés também atuam por falta de fase sem neutro e, ainda, podem ser dotados de retardos no desli- gamento de até 5s para evitar que ocorram desligamentos dos siste- mas durante o tempo de partida no caso de instalação de motores de grandes potências.
  42. 42. 43INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Figura 47 - Diagrama de Funcionamento Fonte: WEG (2008c, p. 13). Figura 48 - Diagrama de Ligação Fonte: WEG (2008c, p. 13). Seção 8 Botoeiras Nesta seção você conhecerá as chaves elétricas acionadas manu- almente e aprenderá a diferenciar as botoeiras pulsadoras das boto- eiras com trava. As botoeiras são chaves elétri- cas acionadas manualmente que apresentam, geralmente, um con- tato aberto e outro fechado. De acordo com o tipo de sinal a ser enviado ao comando elétrico, as botoeiras são caracterizadas como pulsadoras ou com trava. um contato aberto e um contato fechado, sendo acionada por um botão pulsador liso e reposiciona- da por mola. Figura 50 - Contato NA Fonte: WEG (2007a, p. 341). Enquanto o botão não for acio- nado, os contatos 11 e 12 per- manecem fechados, permitindo a passagem da corrente elétrica, ao mesmo tempo em que os con- tatos 13 e 14 se mantêm aber- tos, interrompendo a passagem da corrente. Quando o botão é acionado, os contatos se invertem de forma que o fechado abre e o aberto fecha. Soltando o botão, os contatos voltam à posição inicial pela ação da mola de retorno. As botoeiras com trava também invertem seus contatos mediante o acionamento de um botão, en- tretanto, ao contrário das botoei- ras pulsadoras, permanecem acio- nadas e travadas mesmo depois de cessado o acionamento. Figura 51 - Seletora com Trava Fonte: WEG (2008d, p. 2). Figura 49 - Botão de Pulsador Fonte: WEG (2008d, p. 2). As botoeiras pulsadoras, invertem seus contatos mediante o aciona- mento de um botão e, devido à ação de uma mola, retornam à po- sição inicial quando cessa o acio- namento. Essa botoeira possui
  43. 43. 44 CURSOS TÉCNICOS SENAI Esta botoeira é acionada por um botão giratório com uma trava que mantém os contatos na úl- tima posição acionada. Como o corpo de contatos e os bornes são os mesmos da Figura 51 e apenas o cabeçote de acionamento foi substituído, esta botoeira também possui as mesmas características construtivas, isto é, um contato fechado nos bornes 11 e 12 e um aberto 13 e 14. Quando o botão é acionado, o contato fechado 11/12 abre e o contato 13/14 fecha e se mantém travado na posição, mesmo de- pois de cessado o acionamento. Para que os contatos retornem à posição inicial é necessário acio- nar novamente o botão, agora no sentido contrário ao primeiro acionamento. Outro tipo de botoeira com trava, muito usada como botão de emer- gência para desligar o circuito de comando elétrico em momentos críticos, é acionada por botão do tipo cogumelo. Figura 52 - Botoeira de Emergência com Trava Fonte: WEG (2008d, p.2). Mais uma vez, o corpo de conta- tos e os bornes são os mesmos, sendo trocado apenas o cabeçote de acionamento. DICA O botão do tipo cogumelo, também conhecido como botão soco- trava, quando é acionado, inverte os contatos da botoeira e os man- tém travados. O retorno à posição inicial se faz mediante um peque- no giro do botão no sentido horário, o que destrava o mecanismo e aciona automaticamente os contatos de volta para a mesma situação de antes do acionamento. Observe o quadro abaixo: IDENTIFICAÇÃO DE BOTÕES SEGUNDO IEC 73 e VDE 0199 Cores Significado Aplicações típicas Vermelho ▪▪ Parar, desligar ▪▪ Emergência ▪▪ Parada de um ou mais motores. ▪▪ Parada de unidades de uma máquina. ▪▪ Parada de ciclo de operação. ▪▪ Parada em caso de emergência. ▪▪ Desligar em caso de sobreaquecimento perigoso. Verde ▪▪ Partir, ligar, pulsar ▪▪ Partida de um ou mais motores. ▪▪ Partir unidades de uma máquina. ▪▪ Operação por pulsos. ▪▪ Energizar circuitos de comando. Preto Amarelo ▪▪ Intervenção ▪▪ Retrocesso. ▪▪ Interromper condições anormais. Azul ▪▪ Qualquer função, exceto as acima ▪▪ Reset de relés térmicos. ▪▪ Comando de funções auxiliares que não tenham correlação direta com o ciclo de operação da máquina. Branco Quadro 3 - Identificação de botoeiras Fonte: WEG (2007a, p. 342).
  44. 44. 45INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Seção 9 Sinaleiros Nesta seção você estudará a res- peito dos indicadores luminosos, suas utilizações em relação às co- res e seus significados. Sinaleiros são indicadores lumino- sos, são lâmpadas incandescentes ou LEDs, utilizados na sinalização visual de eventos ocorridos ou prestes a ocorrer. São empregados, geralmente, em locais de boa visi- bilidade que facilitem a visualização do sinalizador. Figura 53 - Lâmpada de Sinalização Fonte: WEG (2008d, p. 3). Observe o quadro abaixo: IDENTIFICAÇÃO DE SINALEIROS SEGUNDO IEC 73 e VDE 0199 Cores Significado Aplicações típicas Vermelho ▪▪ Condições anormais, perigo ou alarme ▪▪ Temperatura excede os limi- tes de segurança ▪▪ Aviso de paralisação (ex.: sobrecarga). Amarelo ▪▪ Atenção, cuidado ▪▪ O valor de uma grandeza aproxima-se de seu limite. Verde ▪▪ Condição de serviço segura ▪▪ Indicação de que a máquina está pronta para operar. Branco ▪▪ Circuitos sob tensão, funcionamento normal ▪▪ Máquina em movimento. Azul ▪▪ Informações espe- ciais, exceto as acima ▪▪ Sinalização de comando remoto. ▪▪ Sinalização de preparação da máquina. Quadro 4 - Identificação de Sinaleiros Fonte: WEG (2007a, p. 342). Na Unidade 2 você aprendeu sobre diversos dispositivos elétricos, sua formação, funcionamento, classificação e aplicação. Na próxima unidade serão estudadas as formas de iniciar o funciona- mento dos motores, ou seja, a chave de partida de um motor.
  45. 45. Unidade de estudo 3 Seçõesdeestudo Seção 1 – Partida direta Seção 2 – Partida estrela-triângulo Seção 3 – Partida compensadora Seção 4 – Partida série-paralela Seção 5 – Dimensionamento dos componentes básicos da chave Seção 6 – Chave de partida estrela-triângulo Seção 7 – Chave de partida estrela série-paralela
  46. 46. 47INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Seção 1 PartidaDireta Esta seção apresenta como ocorre a partida direta dos motores elétri- cos, apontando também alguns prejuízos da utilização desta forma de partida. Sempre que for possível, o motor elétrico deverá ter partida direta, com auxílio de contatores. Para este tipo de partida o motor parte com valo- res de conjugado (torque) e corrente de partida plenos, pois suas bobi- nas recebem tensão nominal da rede conforme as figuras abaixo: Figura 54 - Ligação e Tensão em Triângulo (U∆ ) (a) e Tensão em Estrela (UY ) (b) Fonte: WEG (2007a, p. 343). Figura 55 - Diagrama de Comando (a) e Diagrama de Potência (b) Chaves de Partida Todos os motores elétricos são projetados para tensão e corrente nominal, sendo assim, se a insta- lação permitir, deve-se optar por este tipo de partida. No caso deste método, o motor provoca uma elevada corrente de partida ocasionando prejuízos como: ▪▪ acentuada queda de tensão no sistema de alimentação da rede, o que ocasiona interferências em equipamentos instalados no sistema; ▪▪ exigência de superdimensiona- mento de condutores e dispositi- vos, pois se não feito isto, ocorre a redução drástica da vida útil destes; ▪▪ a imposição das concessioná- rias de energia elétrica, que limi- tam a queda de tensão na rede. A maneira encontrada para evi- tar esses problemas, é utilizando outro método de partida com redução de tensão na partida e, consequentemente, a corrente de partida. A próxima partida estudada ocor- re através da alimentação do mo- tor com redução de tensão nas bobinas no momento da partida.
  47. 47. 48 CURSOS TÉCNICOS SENAI Seção 2 Partidaestrela-triângulo Caso a corrente de partida ultra- passe os valores permitidos oca- sionando sérios danos ao sistema, utilizamos outros métodos de partida, neste momento vamos conhecer a partida estrela-triângu- lo na qual consiste em alimentar o motor com redução de tensão nas bobinas, durante a partida. Na partida é efetuado o fe- chamento das bobinas em es- trela, ou seja, o motor poderá receber tensão de estrela, po- rém alimentamos com tensão de triângulo (tensão da rede). Dessa maneira as bobinas do motor receberão apenas 58% (1/√3 ) da tensão em estrela que deveriam receber. Figura 56 - Ligação Estrela com Tensão de Triângulo (UD ) Fonte: WEG (2007a, p. 344). Após o tempo de partida (Tp = 10s) o motor deverá ser ligado em triângulo, assim as bobinas pas- sam a receber a tensão nominal. Figura 57 - Ligação Triângulo com Tensão de Triângulo Fonte: WEG (2007a, p. 344). O valor de corrente de partida é reduzido para aproximadamente 33% do seu valor para partida direta. Indicada para máquinas com conjugado resistente de partida de até 1/3 do conjugado de partida do motor. Exclusivamente aplicada em partidas de máquinas em vazio, ou com pouca carga. Sua carga plena só poderá ser aplicada após atingir a rotação nominal. No instante da comutação a corrente não deve atingir valores inaceitá- veis (muito elevados), pois dessa forma a redução de corrente do pri- meiro instante não ocorre no segundo momento e nem o conjugado re- sistente da carga não deve ultrapassar o conjugado de partida do motor. Para que o motor tenha possibilidade de ligação em chave de parti- da estrela-triângulo, é fundamental que tenha dupla tensão (220/380 V, 380/660 V, 440,760 V) e ainda tenha no mínimo seis cabos. Você deverá sempre conferir se a menor tensão coincide com a tensão da rede.
  48. 48. 49INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Figura 58 - Diagrama de Comando (a) e Potência (b) Seção 3 Partidacompensadora Nesta seção você conhecerá a partida compensadora, que neces- sita da utilização de um autotrans- formador para iniciar o funciona- mento do motor. Com a utilização da partida com- pensadora, na partida, o motor é alimentado com tensão reduzida em suas bobinas. Durante a partida, a redução de tensão nas bobinas é feita através da ligação de um autotransformador em série com as mesmas e após o motor ter acelerado as bobinas voltam a receber tensão nominal. A redução da corrente de partida depende do Tap em que estiver ligado o autotransformador. TAP 65% → redução para 42% do seu valor de partida direta; TAP 80% → redução para 64% do seu valore de partida direta. A chave de partida compensadora pode ser usada para motores que par- tem sob carga. O conjugado resistente de partida da carga deve ser infe- rior à metade do conjugado de partida do motor.
  49. 49. 50 CURSOS TÉCNICOS SENAI Figura 50 - Diagrama de Comando (a) e Potência (b) Estrela-triângulo Compensadora Custo menor Custo maior. Menores dimensões Tipo de chave com maiores dimensões. Deve partir praticamente a vazio Admite partidas com carga (pode variar o tap conforme exigência da carga). Ex.: partidas longas. Corrente de partida reduzida para 33% Corrente de partida reduzida: ▪▪ No tap 80% para 64%; ▪▪ No tap 65% para 42%. Quadro 5 - Comparativo estrela triângulo X compensadora Fonte: WEG (2007a, p. 352). Dando continuidade ao estudo das formas de partida do motor, você aprenderá, na próxima seção, a respeito da partida série-paralela. Seção 4 Partidasérie-paralela O motor parte com tensão reduzida em suas bobinas. A chave série-paralela propor- ciona uma redução de cor- rente para 25% do seu valor para partida direta. Apropria- da para cargas com partida necessariamente a vazio, pois o conjugado de partida fica reduzido a ¼ de seu valor de tensão nominal (partida dire- ta). Este tipo de chave é utili- zado para motores de quatro tensões e no mínimo nove cabos. As chaves da partida série-paralela se dividem em duas.
  50. 50. 51INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Triângulo série-paralelo (∆ - ∆∆) Chave de partida própria para motor com a execução dos enrolamentos em 220/380/440/660 V ou 220/440 V. A tensão da rede deve ser ne- cessariamente 220 V. Na partida, executa-se a ligação triângulo-série (D) (apto a receber 440 V), depois, aplica-se tensão de triângulo paralelo (220 V). Logo, as bobi- nas recebem 50% da tensão nominal. Figura 60 - Ligação Triângulo Série (∆) com Tensão 220 V Fonte: WEG (2007a, p. 349). Após a partida, o motor deve ser ligado em triângulo paralelo (DD), as- sim as bobinas passam a receber tensão nominal (220 V). Figura 61 - Ligação Triângulo Paralelo (∆ ∆) com Tensão 220 V Fonte: WEG (2007a, p. 350). Estrela série-paralelo (Y-YY) Chave própria para motor com execução dos enrolamentos em 220/380/440/760 V ou 380/760 V. A tensão da rede deve ser necessa- riamente 380 V. Na partida, executa-se a ligação estrela-série (apto a receber 760 V) e, depois, aplica-se tensão de estrela-paralelo (380 V). Logo, as bobinas recebem 50% de tensão nominal. Figura 62 - Ligação Estrela-Série (Y) com Tensão 380 V Fonte: WEG (2007a, p. 350). Após a partida, o motor deve ser ligado em estrela paralelo (YY), assim as bobinas passam a receber tensão nominal (220 V). Figura 63 - Ligação Estrela-Paralelo com tensão 380 V Fonte: WEG (2007a, p. 351).
  51. 51. 52 CURSOS TÉCNICOS SENAI Figura 64 - Diagrama de Comando Tabela 4 - Escolha chave em função do motor e da rede MOTOR TIPO DE CHAVE DE PARTIDA Execução dos enrolamentos Número de cabos Tensão da rede Direta Estrela- triângulo Compensadora Triângulo série- paralelo Estrela série- paralelo 220 3 220 X X 380 3 380 X X 440 3 440 X X 220/380 6 220 X X X 380 X X 220/440 6 220 X X X 440 X X 380/660 6 380 X X X 440/Y 6 440 X X X 220/380/440/ YY 9/12 220 X X X 380 X X X 440 X X X Fonte: WEG (2007a, p. 353).
  52. 52. 53INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS DICA As chaves assinaladas po- dem ser utilizadas para a respectiva execução de en- rolamento, número de ca- bos e tensão de rede. Y e YY representam o esquema de execução dos enrolamentos em 760 V, porém sua utiliza- ção é somente para partida estrela-triângulo, ou seja, não se trata de uma tensão nominal. Seção 5 Dimensionamentodos componentesbásicos dachave Nesta seção você acompanhará o estudo do roteiro de cálculo para obter a dimensão do tem- po de partida, corrente de parti- da, corrente nominal do motor e corrente nominal do fuzil. Mas antes de você aprender os cálcu- los, será apresentado, ainda nesta seção, um quadro ilustrativo com a nomenclatura dos elementos re- lacionados à chave de partida, que você necessita conhecer para po- der compreender os cálculos. Toda a etapa de dimensiona- mento, critérios e os exemplos apresentados a seguir foram re- tirados do Módulo 1 – Comando e Proteção (WEG, 2007a). Símbolo Significado In Corrente nominal do motor. Ie Capacidade do contator, conforme categoria de emprego. Ip Corrente de partida do motor. Ip /In Fator para obter “Ip ”. IF Corrente nominal do fusível. IFMÁX Corrente máxima do fusível para contatores e relés. TP Tempo de partida. IL Corrente de linha. Z Impedância do motor. I∆ Corrente de fase em triângulo. IY Corrente de fase em estrela. Un Tensão nominal da rede. IK1 Corrente no contator K1. IK2 Corrente no contator K2. IK3 Corrente no contator K3. IK4 Corrente no contator K4. K Fator de redução de tensão. IS Corrente no secundário do autotransformador. IPR Corrente no primário. ZEQ Impedância equivalente. IR Corrente reduzida para ligação série. Quadro 6 - Nomenclatura Fonte: WEG (2007a, p. 354). 1. Características técnicas dos dispositivos. 2. Condições de serviço. a.Regime de serviço contínuo b.Fator de serviço (FS) conside- rado um (1) ▪▪Caso seja necessário aumentar o FS, deverá ser considerado também no dimensionamen- to de todos os dispositivos e cabos de alimentação deste motor. c. Fator de segurança ▪▪Deve ser considerado um fator de segurança no dimen- sionamento dos componentes básicos da chave para asse- gurar seu bom desempenho e vida útil, que podem ser prejudicados por: ▪▪ oscilações na rede (queda de tensão); ▪▪ altas corrente de partida (acima de 6 x In ); ▪▪ tempos de partida muito longos. 3. O fator de segurança poderá ser considerado até 1,15. DICA No dimensionamento de- vemos levar em conta a questão custo X benefício, optando sempre por uma composição mais econômi- ca, mas não devemos preju- dicar a segurança da instala- ção.
  53. 53. 54 CURSOS TÉCNICOS SENAI Dimensionamento dos compo- nentes de força de uma partida direta para acionar um motor tri- fásico de 30 cv, IV polos em rede de 380V/60 Hz (trifásica com neutro). Figura 65 - Diagrama Unifilar Partida Direta Fonte: WEG (2007a, p. 355). Do catálogo de motores WEG, podem-se tirar os seguintes valo- res referentes ao motor: ▪▪ In = 42,08 A; ▪▪ Ip /In = 7,5. Roteiro de cálculo: contator K 1 → 1,15xII ne ≥ A4,48Ie ≥K 1 → 1,15xII ne ≥ A4,48Ie ≥ Definida a corrente mínima ne- cessária para a utilização no conta- tor você deverá consultar especifi- camente o catálogo de contatores do fabricante que será adquirido. Consultando catálogo de contatores e relés de sobre- carga Contator WEG (CWM 50 – AC3) Em seguida, são definidos: ▪▪ número de contatos auxiliares; ▪▪ tensão de comando. Relé de sobrecarga FT1 FT → In FT → In = 42,08A Da mesma forma que seleciona- mos o contator, consultamos no catálogo o relé de sobrecarga que desejamos adquirir. Relé de sobrecarga WEG (40...57 / 100 - RW 67.2D) Faixa de ajuste 40...57 Fusível máximo: 100 Fusível de força Consultando o catálogo de moto- res você obtém o Ip /In e com o método de partida você obtém o tempo de partida TP mais a curva característica de fusíveis, que já foi visto anteriormente (fusíveis tipo D ou NH), obtém-se o valor de IF . n n p p I I I I ×= Ip = 7,5 x 42,08 Ip = 315,6 ≅ 315A. Tempo de partida TP = 5s Curva característica de fusíveis: Figura 66 - Esboço da Curva Caracterís- tica de Fusíveis Fonte: WEG (2007a, p. 357). Agora com os dados de Ip e Tp na curva característica de fusíveis, obtemos um fusível de 100 A (IF = 100 A). Para selecionar o fusível corretamente você deverá consul- tar se o mesmo atende as especifi- cações a seguir: nF I20,1I ×≥ ; A5,50IF ≥ (Catálogo)1KII FMÁXF ≤ A100IF ≤ (Catálogo)1FTII FMÁXF ≤ A100IF ≤ Atendendo as especificações aci- ma os fusíveis selecionados serão: F1, F2, F3 = NH100
  54. 54. 55INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Diagrama partida direta Observe a figura: Figura 67 - Partida Direta Na próxima seção serão abordados os elementos relacionados às chaves de partida estrela-triângulo. Você acompanhará os cálculos para obter a corrente e a capacidade do contator. Seção 6 Chavedepartidaestrela-triângulo Figura 68 - Diagrama Unifilar Estrela-Triângulo Fonte: WEG (2007a, p. 359). Dimensionamento dos componentes de força de uma partida estrela- triângulo para acionar um motor trifásico de 30 cv, IV polos em rede de 380V/60 Hz (trifásica com neutro). Do catálogo de motores WEG, pode-se tirar os seguintes valores referentes ao motor: ▪▪ In = 42,08 A; ▪▪ Ip /In = 7,5; Roteiro de cálculo: contatores K1 e K2 Como você pode observar na fi- gura abaixo, quando o motor es- tiver ligado em triângulo haverá corrente circulando nos contato- res K1 e K2, neste caso, denomi- nadas IK1 e IK2. Figura 69 - Ligação Triângulo Fonte: WEG (2007a, p. 359). nL II = 3 I I L =∆ n n n n I 3U 3 I U Z × ==
  55. 55. 56 CURSOS TÉCNICOS SENAI Figura 70 - Ligação dos terminais do Motor em Triângulo Fonte: WEG (2007a, p. 360). Consultando o catálogo de contatores e relés de sobrecarga. Contator WEG (CWM 32 – AC3) I∆ = IK1= IK2 = 3 In = 0,58 x In x 1,15 K1 = K2 ( ) 15,1I58,0I ne ××≥ ( ) 15,108,4258,0Ie ××≥ A1,28Ie ≥ Contator K3 Agora na ligação estrela (Y) você poderá observar a circulação de cor- rente no contator K3, a corrente que circula no contator K3 é IK3. Figura 71 - Ligação estrela Fonte: WEG (2007a, p. 360). n n nn Y I 3U 3 U Z 3 U I × == n n Y I33,0 3 I I ×== Portanto, nI33,03IK ×= Figura 72 - Ligação dos Terminais do Motor em Estrela Fonte: WEG (2007a, p. 361). K3 ( ) 15,1I33,0I ne ××≥ ( ) 15,108,4233,0Ie ××≥ A16Ie ≥ → Novamente consultando o catálo- go de contatores e relés de sobre- carga. Contator WEG (CWM 18 – AC3) Em seguida, são definidos: ▪▪ número de contatos auxiliares; ▪▪ temporizador (estrela-triân- gulo); ▪▪ tensão de comando.
  56. 56. 57INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Relé de sobrecarga FT1 e FT2 IFT1 = IK1 IFT1 = 0,58 x In ( )08,4258,0Ie ×≥ A4,24Ie ≥ Da mesma forma que seleciona- mos o contator, consultamos no catálogo o relé de sobrecarga que desejamos adquirir. Relé de sobrecarga WEG (22...32 / 63 - RW 27D) Faixa de ajuste 22...32 Fusível máximo 63 Fusíveis Corrente de partida (Ip ) Caso você tenha optado em uti- lizar o método de partida estrela- triângulo, na partida a corrente é reduzida para 33% da corrente de partida em partida direta (PD). Neste caso temos: 33,0I I I I n n p p ×        ×= Ip = (7,5 x 42,08) x 0,33 Ip = 104,1 ≅ 104A. Tempo de partida Tp = 10s Com a curva característica de fu- síveis, tem-se: Figura 73 - Esboço da Curva Caracterís- tica de fusíveis Fonte: WEG (2007a, p. 363). Agora, com os dados de Ip e Tp na curva característica de fusíveis, obtemos um fusível de 35 A (IF = 35 A). Para selecionar o fusível corretamente você deverá consul- tar se o mesmo atende as especifi- cações a seguir: nF I20,1I ×≥ A5,50IF ≥ Nesse caso, a condição não foi sa- tisfeita, adotamos então a solução com seis fusíveis separados e dois circuitos que deverão ser calcula- dos conforme segue: 58,0I20,1I nF ××≥ A28,29IF ≥ 2K,1KII FMÁXF ≤ A63IF ≤ ;1FTII FMÁXF ≤ A63IF ≤ Agora com as condições acima satisfeitas, tem-se: F1, F2, F3 = D35 F4, F5, F6 = D35
  57. 57. 58 CURSOS TÉCNICOS SENAI Figura 74 - Partida Estrela-Triângulo: Configuração com Seis Fusíveis Figura 75 - Diagrama Unifilar Compensadora Contator K1 IK1 = In Contator K2 Considerando “Z” constante e em condições normais com ten- são nominal (Un): n n I U Z = Com tensão reduzida (Un x K): S n I UK 'Z × = Como Z = Z’, tem-se: S n n n I UK I U × = nS IKI ×=→ Como a potência a ser dissipada no autotrafo é a mesma tanto no primário (PPR ) como no secundá- rio (PS ), tem-se que:
  58. 58. 59INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS SSS IUP ×= nS UKU ×= nS IKI ×= PRPRPR IUP ×= nPR UU = 2IKIPR = PRS PP = PRPRSS IUIU ×=× 2IKU)IK()UK( nnn ×=××× n 2 IK2IK ×= Contator K3 PRS II3IK −= Referindo a expressão à In : n 2 PR IK2IKI ×== nS IKI ×= )IK()IK(3IK n 2 n ×−×= n 2 I)KK(3IK ×−= A tabela apresentada a seguir está em acordo com as expressões desen- volvidas anteriormente: Tabela 5 - Fator de redução K Autotrafo com TAPs em % de Un Fator de redução (K) Correntes IK2 IK3 85 0,85 0,72 x In 0,13 x In 80 0,80 0,64 x In 0,16 x In 65 0,65 0,42 x In 0,23 x In 50 0,50 0,25 x In 0,25 x In Fonte: WEG (2007a, p. 368). DICA Na prática, os Taps mais utilizados são 65% e 80%, dessa forma de- verá ser considerado sempre o pior caso (maior corrente no ramal) para o dimensionamento. Na maioria dos autotransformadores te- mos disponíveis os taps de 65% e 80%, sendo assim: ▪▪ IK1 = In ; ▪▪ IK2 = 0,64 x In ; Para IK2, a pior condição é o TAP de 80%. ▪▪ IK3 = 0,23 x In ; Para IK3, a pior condição é o TAP de 65%. ▪▪ IFT1 = In . Agora que você já acompanhou e aprendeu os cálculos das chaves de partidas estrela-triângulo, estudará, na próxima seção, os cálculos refe- rentes à chave de partida série-paralela.
  59. 59. 60 CURSOS TÉCNICOS SENAI Seção 7 Chavedepartidaestrelasérie-paralela Corrente de partida (Ip ) A corrente de partida é reduzida proporcionalmente ao quadrado do fator de redução (K). Essa relação é verdadeira pelos mesmos motivos do dimensionamento do contator K2. Tabela 6 - Corrente de partida TAP 80% (80% da Un ) TAP 65% (65% da Un ) K = 0,80 2 n n p p KI I I I ×      ×= ( )2 n n p p 8,0I I I I ×      ×= 64,0I I I I n n p p ×      ×= K = 0,65 2 n n p p KI I I I ×      ×= ( )2 n n p p 65,0I I I I ×        ×= 42,0I I I I n n p p ×        ×= Fonte: WEG (2007a, p. 369). Deverá ser utilizado o caso mais crítico (maior corrente) para tornar a chave apta para ambas as situações, então: 64,0I I I I n n p p ×        ×= Acompanhe o dimensionamento dos componentes de força uma par- tida compensadora (com taps de 80% e 65%) para acionar um motor trifásico de 30 cv, 380 V, IV polos, em rede de 380V/60 Hz (trifásica com neutro). ▪▪In = 42,08A; ▪▪Ip /In = 7,5. Roteiro de cálculo: contator k1 K1 1,15xII ne ≥ 1,15x08,42Ie ≥ A4,48Ie ≥ → Consultando o catálogo de conta- tores e relés de sobrecarga. Contator WEG (CWM50 – AC3) Contator K2 K2 Inx0,642IK = ( ) 1,15xIn64,0Ie ×≥ ( ) 1,15x08,4264,0Ie ×≥ A31Ie ≥ → Consultando o catálogo de conta- tores e relés de sobrecarga. Contator WEG (CWM 32 – AC3) Contator K3 K3 nI23,03IK ×= ( ) 1,15xIn23,0Ie ×≥ ( ) 1,15x08,4223,0Ie ×≥ A1,11Ie ≥ → Consultando novamente o catálo- go de contatores e relés de sobre- carga. Contator WEG (CWM 12 – AC3) Em seguida, são definidos: ▪▪ número de contatos auxiliares; ▪▪ a necessidade de contator auxiliar; ▪▪ temporizador; ▪▪ tensão de comando.
  60. 60. 61INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Curva característica de fusíveis: Figura 76 - Esboço da Curva Caracterís- tica de Fusíveis Fonte: WEG (2007a, p. 371). Agora com os dados de Ip e Tp na curva característica de fusíveis, obtemos um fusível de 63A (IF = 63 A). Para selecionar o fusível corretamente você deverá consul- tar se o mesmo atende as especifi- cações a seguir: nF I20,1I ×≥ A5,50IF ≥ ;1KII FMÁXF ≤ A100IF ≤ Relé de sobrecarga FT1 FT1 ne II ≥ A08,42Ie ≥ Consultando o catálogo de conta- tores e relés de sobrecarga. Relé de sobrecarga WEG (40...57 /100 - RW 67.2D) Faixa de ajuste 40...57 Fusível máximo 100 Fusíveis F1, F2, F3 Ip = (7,5 x 42,08) x 0,64 Ip = 202A Tempo de partida Tp = 15s 64,0I I I I n n p p ×        ×= DICA Nota: não é necessário veri- ficar essa condição para K2 e K3. ;1FTII FMÁXF ≤ A100IF ≤ Agora com as condições acima satisfeitas, tem-se: F1, F2, F3 = NH63 Autotransformador Ao especificar o autotransfor- mador que será utilizado deve- rão ser informadas a quantidade de partidas por hora, a tensão, a frequência e a potência do motor acionado. Geralmente, é especifi- cado com 10 partidas/hora, taps de 65% e 80% e ainda como op- cional termostato. Figura 77 - Partida Compensadora
  61. 61. 62 CURSOS TÉCNICOS SENAI Chave de partida estrela série-paralela Figura 78 - Diagrama Unifilar Estrela Série-Paralela Fonte: WEG (2007a, p. 374). Para o dimensionamento dos contatores K1, K2 e K3, primei- ramente, deve-se analisar o fecha- mento das bobinas do motor em paralelo. Figura 79 - Ligação em Paralelo Fonte: WEG (2007a, p. 374). Z U2 2 Z U Z U I nn EQ n n × === Sendo: 2 Z Z2 ZZ ZZ ZZ ZEQ = × × = + × = Por se tratar de dois conjuntos de bobinas com as impedâncias iguais, a corrente se subdivide, sendo assim, o valor de corrente é o mesmo nos dois ramais: IK1 = IK2 = IK3 = 2 In = 0,5 x In Contator K4 Agora para o dimensionamento do contator K4 deverá ser analisado o fechamento das bobinas em série. Figura 80 - Ligação em Paralelo Fonte: WEG (2007a, p. 375). EQ n R Z U 4IK1IKI === Z2ZZZEQ ×=+= Z2 U I n R × =       ×= Z U 2I n n nn U2IZ ×=× 2 IZ U n n × = n n R I25,0 4 I I ×== IK1 = IK4 = 0,25 x In → →
  62. 62. 63INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS DICA O dimensionamento do contator K1 deverá ser efetuado sempre para a pior situação (0,5 x In), sendo que o mesmo está ativo tanto em série quanto em paralelo. Então: IK1 = IK2 = IK3 = 0,5 x In IK4 = 0,25 x In IFT1 = IFT2 = 0,5 x In Corrente de partida (Ip ) No caso de acionarmos o motor com a partida estrela série-para- lela, a corrente na partida é redu- zida para aproximadamente 25% da corrente de partida sob ligação nominal. Essa relação é verdadei- ra pelos mesmos motivos do di- mensionamento do contator K4. 25,0I I I I n n p p ×        ×= Acompanhe o dimensionamento dos componentes básicos de uma chave de partida estrela série-pa- ralelo para acionar um motor tri- fásico de 30 cv, 220/380/660/Y, IV polos, em rede de 380V/60 Hz (trifásica com neutro). ▪▪In = 42,08 A; ▪▪Ip /In = 7,5 A. Roteiro de cálculo: contator k1, k2 e k3 K1 = K2 = K3 ( )ne I5,0I ×≥ 1,15x)08,425,0(Ie ×≥ A2,24Ie ≥ Consultando o catálogo de conta- tores e relés de sobrecarga. Contator WEG (CWM25 – AC3) K4 ( )ne I25,0I ×≥ ( ) 1,15x08,4225,0Ie ×≥ A1,12Ie ≥ Consultando catálogo de contato- res e relés de sobrecarga. Contator WEG (CWM18 – AC3) Em seguida, define-se: ▪▪ número de contatos auxiliares; ▪▪ a necessidade de contator auxiliar; ▪▪ temporizador; ▪▪ tensão de comando. Relé de sobrecarga IFT1 = IK1 = 0,5 x In; IFT2 = IK2 = 0,5 x In FT1,FT2 ne I5,0I ×≥ 08,425,0Ie ×≥ A3,22Ie ≥ Consultando o catálogo de conta- tores e relés de sobrecarga. Relé de sobrecarga WEG (22...32 / 63 - RW 27D) Faixa de ajuste 22...32 Fusível máximo 63 Fusíveis F1, F2, F3 25,0I I I I n n p p ×      ×= Ip = (7,5 x 42,08) x 0,25 Ip = 78,9 A ≅ 79A

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