Instalacoes_eletricas_industriais_-_apostila

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Instalacoes_eletricas_industriais_-_apostila

  1. 1. Instalações Elétricas Industriais Comando de Motores Mario A. CantareiraSUMÁRIOINTRODUÇÃO ................................................................................. 4Seção 1: TEORIA .............................................................................. 41.1 CHAVES SECCIONADORAS .................................................. 51.2 DISJUNTORES ........................................................................... 51.3 CONTATORES ........................................................................... 51.4 RELÉ AUXILIAR OU CONTATOR AUXILIAR ..................... 61.5 RELÉ TEMPORIZADO E RELÉ CÍCLICO .............................. 71.6 BOTOEIRAS ............................................................................... 71.7 CHAVES DE COMANDO ......................................................... 71.8 CHAVES SELETORAS ............................................................. 81.9 SENSORES ................................................................................. 81.10 FUSÍVEIS .................................................................................. 91.11 RELÉ TÉRMICO ...................................................................... 91.12 RELÉ DE FALTA DE FASE..................................................... 91.13 RELÉS DE SUB E SOBRETENSÃO........................................101.14 INSTRUMENTOS......................................................................10
  2. 2. Seção 2: PRÁTICA.............................................................................112.1 FILOSOFIAS DE COMANDO....................................................112.1.1 LIGAÇÃO BÁSICA DE UM MOTOR....................................112.1.2 LIGAÇÃO DE UMA BOMBA DE ÄGUA..............................122.1.3 SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE ÁGUA.........................122.1.4 INVERÇÃO DE ROTAÇÃO....................................................122.1.5 PORTÃO ELÉTRICO...............................................................132.1.6 PARTIDA ESCALONADA DE DOIS MOTORES.................132.1.7 PARTIDA ESCALONADA DE TRÊS MOTORES.................132.1.8 PARTIDA ESTRELA / TRIÂNGULO.....................................132.2 DIAGRAMAS TRIFILARES E FUNCIONAIS..........................142.2.1 LIGAÇÃO BÁSICA DE UM MOTOR....................................152.2.2 LIGAÇÃO DE UMA BOMBA DE ÄGUA..............................162.2.3 SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE ÁGUA.........................172.2.4 INVERÇÃO DE ROTAÇÃO....................................................182.2.5 PORTÃO ELÉTRICO...............................................................192.2.6 PARTIDA ESCALONADA DE DOIS MOTORES.................202.2.7 PARTIDA ESCALONADA DE TRÊS MOTORES.................212.2.8 PARTIDA ESTRELA / TRIÂNGULO......................................262.3 DESCRIÇÃO DE FUNCIONAMENTO......................................272.3.1 LIGAÇÃO BÁSICA DE UM MOTOR.....................................272.3.2 LIGAÇÃO DE UMA BOMBA DE ÄGUA...............................282.3.3 SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE ÁGUA..........................302.3.4 INVERÇÃO DE ROTAÇÃO.....................................................312.3.5 PORTÃO ELÉTRICO................................................................322.3.6 PARTIDA ESCALONADA DE DOIS MOTORES..................342.3.7 PARTIDA ESCALONADA DE TRÊS MOTORES..................352.3.8 PARTIDA ESTRELA / TRIÂNGULO......................................36
  3. 3. 4INTRODUÇÃO O presente trabalho tem por objetivo mostrar os fundamentos utilizados para partida eparada de motores, em situações semelhantes às encontradas nas indústrias. Pretende-se mostrar circuitos simples de força, de comando, de controle e de proteção,tendo em vista que outros mais sofisticados se derivam destes. Como estratégia dedesenvolvimento o conteúdo está dividido em duas seções: Teoria e Prática. Na parte de Teoria estão as descrições dos principais dispositivos utilizados, com suascaracterística técnicas, vantagens e limitações. Na parte Prática são apresentadas algumasligações simples, através de diagramas e descrições de funcionamento, que devem serexecutadas no laboratório, para checar a sua veracidade e tornar mais fácil a sua compreensão.Seção 1: TEORIA Antes de se ver as características de cada dispositivo, é necessário que algunsconceitos fiquem bem esclarecidos e definidos. Contatos → São elementos que tem por objetivo dar continuidade ou não à passagemde corrente elétrica. São definidos no seu estado de repouso, sem atuação de agentes externos,como sendo normalmente abertos (NA) ou normalmente fechados (NF). Sendo que quandoestão no estado aberto, não permitem a passagem da corrente elétrica e quando estão noestado fechado permitem. Acionamento em Carga → Um dos grandes problemas existentes em instalaçõeselétricas é a abertura e o fechamento de circuitos em carga, ou seja, quando existe correnteelétrica. Se o acionamento for feito de forma incorreta, lenta, o faiscamento nos contatos que,é inevitável, terá proporções maiores, provocando danos ao equipamento. Para minimizar osefeitos da faísca, os dispositivos projetados para operarem em carga têm acionamento rápido epodem também ter seus contatos imersos em ambientes que fazem a extinção do arco maisrapidamente. Corrente Nominal → Todo equipamento elétrico tem por objetivo a condução decorrente, fazendo com que os seus componentes internos, nos quais circula a corrente, tenhamseções adequadas. Isto faz com que, para um mesmo tipo de equipamento, haja variações nasdimensões das partes condutoras, em função da magnitude da corrente que o mesmo deveconduzir, ou seja, da sua corrente nominal. 4
  4. 4. 51.1 CHAVES SECCIONADORAS Também chamadas de chaves faca, são aquelas que através de um movimento derotação de uma lâmina condutora, abrem ou fecham os seus contatos. Apesar de existiremalguns tipos para acionamento em carga, a grande maioria das chaves seccionadoras são paraabrirem ou fecharem circuitos sem corrente, apenas com tensão, portanto não devem serusadas para ligar ou desligar equipamentos. Servem apenas para dar continuidade aoscircuitos ou isolá-los para manutenção.1.2 DISJUNTORES São dispositivos de manobra que permitem o acionamento em carga por possuírem um disparo por molas fazendo com que o movimento dos contatos seja rápido. Além do acionamento rápido, a abertura e o fechamento dos contatos também se dá dentro de uma câmara de extinção de arco especialmente projetada para isto. Os disjuntores não são apenas dispositivos de comando, pois possuem também elementos de proteção, térmico para sobrecorrente e magnético para curto-circuito. Para conhecimento do relé térmico, ver item 1.11. O relé magnético, utilizado como proteção de curto circuito, monofásico consiste de uma bobina em série com a alimentação, que ao serpercorrida por uma corrente da ordem de 10 vezes a nominal, (valor este que varia com ofabricante e o tipo do disjuntor), cria uma força magnética quevence a ação de uma mola fazendo com que se abra o contato. TrifásicoInstantaneamente interrompendo o circuito. Hoje em dia devese tomar cuidado na especificação de disjuntores em circuitode motores, pois existe alguns tipos de disjuntores com relémagnético que opera com 3 vezes a corrente nominal, fazendocom que o mesmo atue indevidamente na partida dos motores,os quais consomem uma corrente da ordem de 8 vezes anominal neste instante. Os disjuntores são dispositivos de comando que devemser usados para operações com baixa freqüência. Paraacionamentos mais freqüentes devem ser usados contatores,que serão vistos a seguir. Os disjuntores podem tambémpossuir dispositivos de motorização possibilitando o comando remoto.1.3 CONTATORES Contatores são dispositivos que se utilizam de princípios eletromagnéticos paraacionar contatos, da seguinte forma: • Uma bobina ao ser percorrida por uma corrente elétrica produz um fluxo magnético, que atrai um núcleo móvel. 5
  5. 5. 6 • Ao ser aberto o circuito elétrico desta bobina o fluxo magnético é interrompido, fazendo com que cesse a força de atração, e o núcleo móvel volta a sua posição de repouso, pela ação de uma mola. • Junto com este movimento são “arrastados” os contatos, fazendo com que se abram ou se fechem. Contatos principais Os contatores possuem três contatos NA, chamados de contatos principais ou de força, destinados a fechar e a abrir as três fases de alimentação de um motor trifásico. Sabendo-se que para cada potência de motor é solicitada uma corrente diferente da rede, os contatores devem ser especificados de acordo com esta corrente nominal. Além destes três contatos, que têm que ter a corrente nominal coerente com a corrente do motor, os contatores possuem outros contatos auxiliares (NA) ou (NF), Contatos auxiliares acionados pelo mesmo núcleo, com capacidade de corrente fixa normalmente (5 A), chamados de contatos auxiliares, que são destinados para fazer o automatismo. Aquantidade destes contatos varia de acordo com o modelo e o fabricante do contator, sendoque em muitos casos se pode colocar blocos adicionais destes contatos. A maioria dos fabricantes utiliza a seguinte numeração dos contatos:• Contatos Principais: L1/T1; L2 /T2; L3/T3, ou 1/2, 3 /4, 5/6• Contatos Auxiliares: NA com finais 3 e 4 e NF com finais 1 e 2. Ex.: contatos NA 13/14 e 43/44 e NF 21/22 e 31/32.1.4 RELÉS AUXILIARES OU CONTATORES AUXILIARES São dispositivos com acionamento idêntico aos contatores só que não possuem os trêscontatos principais de força, NA, com capacidade de corrente variando em função do motor.Possuem apenas os contatos auxiliares. Não são utilizados para ligar motores, mas sim parafazer o automatismo. 6
  6. 6. 71.5 RELÉS TEMPORIZADOS E RELÉS CÍCLICOS Relés temporizados são aqueles que quando têm que comutar seus contatos eles contam um tempo antes de o fazê-lo. Eles podem ser temporizados na energização ou na desenergização. Temporizados na energização são aqueles que quando as bobinas recebem tensão, contam um tempo para comutar os seus contatos, sendo que, ao se retirar a tensão, o retorno às condições iniciais se faz de forma instantânea. Temporizados na desenergização é o caso inverso ou seja : quando a sua bobina é energizada comuta seus contatos instantaneamente e quando é desenergizada, conta um tempo para retornar à sua posição de repouso. Relés Cíclicos são aqueles que comutam os seus contatos em uma seqüência pré-determinada no tempo, e ao terminá-la, recomeçam novamente. São usadas por exemplo para repetir operações todos os dias ou à cada intervalo de horas pré ajustadas.1.6 BOTOEIRAS São elementos de comando que servem para energizar ou desenergizar contatores, sendo que comutam seus contatos NA ou NF através de acionamento manual. Podem variar quanto às cores, formato e proteção do acionador, quantidade e tipos de contatos, e reação ao acionamento. Quanto ao formato e proteção do acionador temos desde as botoeiras tipo soco, que têm o acionador grande na forma de “cogumelo”, sendo de fácil acionamento, destinadas à situações de emergência; até as botoeiras com acionador protegido por tampa, que evitam o acionamento por toqueacidental e somente devem ser operadas conscientemente. A variação quanto à reação ao acionamento consiste de dois tipos: as de posiçãomantida que trocam a condição do contado NA ou NF toda vez que são operadas epermanecem na nova posição até o próximo acionamento; e as pulsantes, que trocam acondição do contato somente enquanto existir a pressão externa, voltando às condiçõesiniciais assim que cesse a mesma.1.7 CHAVES DE COMANDO São aquelas destinadas a comandar uma ação, e podem ser desde as menores,monopolares, que ligam cargas através da energização das bobinas dos Contatores, atéaquelas que ligam ou desligam diretamente a alimentação trifásica dos motores. As chaves 7
  7. 7. 8que comandam diretamente os motores têm variações quanto a forma de partida dos mesmos,podendo ser para partida direta, ou estrela/triângulo, ou com inversão de rotação.1.8 CHAVES SELETORAS São chaves de baixa corrente, inseridas nos circuitos do automatismo, que servem paraselecionar os tipos de comando, elas podem variar quanto ao número de posições e o númerode contatos, bem como a programação dos mesmos, para atender as necessidades exigidaspelo projeto. Como exemplo podemos citar as chaves que selecionam os tipos de comandos(manual/automático), que selecionam as prioridades de entrada de bombas (B1/B2/B3),chaves de transferência voltimétrica que seleciona qual das tensões será indicada novoltímetro (RS/ST/TR), chaves de transferência amperimétrica, que selecionam qual dascorrentes de fase vai ser indicada no amperímetro (R/S/T), etc.1.9 SENSORES São dispositivos que indicam, através de contatos, o estado ou a posição de algumavariável. Exemplos: - chaves fim de curso → possuem contatos que são comutados por uma haste, que é acionada por uma parte móvel do objeto sob estudo, indicando assim a sua posição. - chaves bóia → comutam os contatos através do acionamento de uma bóia sobre um líquido. Existem também outros tipos de acionamento, (capacitivo, indutivo) e que servem para detectar altura de sólidos (grãos). - células foto elétricas → detectam a presença de luz, claridade. - - sensores de aproximação → detectam através de raio infravermelho a aproximação de seres vivos. - detetores de pressão, vazão, umidade, calor ...1.10 FUSÍVEIS São elementos de proteção contra curto-circuito que operam pela fusão de seu elo, que é o elemento especialmente projetado para se fundir com o aquecimento provocado pela passagem de corrente elétrica acima de determinado valor. Existem vários tipos, sendo os mais simples e baratos os dos tipos rolha e cartucho. O rolha é como um rolha soquete de lâmpada, feito em porcelana, com oseu elo visível, sem proteção, feito de chumbo. O cartucho éaquele em que o elo é uma fita também de chumbo, envolta em um cartucho 8
  8. 8. 9canudo de papelão. Os mais sofisticados, caros, melhores e mais precisos são os Diazed e os NH, cujascaracterísticas em comum são do elo ser feito de cobre e a fusão se dar em um ambiente cheiode areia, o que propicia fácil extinção do arco, fazendo com que cortem correntes de até 100kA com segurança. Possuem também a sinalização de queima e são feitos nas versões rápidoe retardado, sendo este último utilizado em circuitos de motores, não atuando indevidamentedurante a partida, dos mesmos, instante no qual é solicitada uma corrente de 8 vezes acorrente nominal do motor. O NH se assemelha ao cartucho sendo que a sua ligação com oresto da instalação é feita por lâminas, o que permite, se for ser instalado em caixa, fazertambém a função de uma chave seccionadora. O diazed se assemelha ao rolha porém, para serutilizado necessita de base, tampa, anel e parafuso de ajuste. O parafuso de ajuste é compostode um parafuso metálico que faz o contato elétrico e uma arruela de porcelana que tem o seudiâmetro variável de acordo com a corrente nominal do fusível, não permitindo que secoloque um de maior amperagem no lugar de um de menor amperagem (o fusível possui o seuterminal de contato com o parafuso de ajuste, com diâmetro variável de acordo com a suacorrente nominal).1.11 RELÉ TÉRMICO O relé térmico é um relé de sobrecorrente de atuação temporizada efetuada por um bimetal. O bimetal consiste de duas lâminas, de dois matérias com coeficientes de dilatação diferentes, coladas longitudinalmente, e sendo enrolado sobre elas um condutor, no qual passa a corrente da carga . Com a passagem desta corrente, o calor dissipado faz com que estas duas lâminas se dilatem de forma desigual, fazendo uma deflexão, responsável pela abertura/fechamento de contatos auxiliares, localizados na suaextremidade livre. A atuação da proteção, com consequente parada do motor, se dá através dabobina do contator. Esta proteção é usada como sobrecarga e é normalmente regulada para umaumento de corrente da ordem de 20 a 60%. É temporizada por ser realizada através de efeitotérmico, o qual leva um tempo para se propagar/estabilizar. Construtivamente o relé térmico já vem com seus terminais próprios paraserem ligados diretamente no contator.1.12 RELÉ DE FALTA DE FASE Para um motor a falta de uma fase leva-o à queima, pois omesmo pode não girar, ficando travado, puxando muita corrente darede. Para proteger o sistema da falta de fase, que pode ocorrer pelaqueima de um fusível, existe um relé que sente esta falta e mandadesligar o contator, impedindo a energização do motor. 9
  9. 9. 101.13 RELÉS DE SUB E DE SOBRETENSÃO Como o próprio nome diz, eles operam com baixa tensão e com alta tensãorespectivamente, fazendo com que se desenergize a rede nestas condições. O relé desubtensão pode entrar no automatismo fazendo com que, na inexistência de tensão naalimentação principal, providencie a entrada de outra como segurança, por exemplo um grupogerador-diesel.1.14 INSTRUMENTOS Instrumentos são dispositivos que indicam o valor de uma variável, por exemplo:corrente, tensão, potência, temperatura, etc; sendo chamado em cada caso de amperímetro,voltímetro, watímetro, termômetro, etc, respectivamente. Existem dois tipos de instrumentos, os analógicos que fazem as suas indicaçõesatravés de ponteiros e os digitais que as fazem através de números. 10
  10. 10. 11Seção 2: PRÁTICA Antes de começarmos a montagem dos experimentos, vamos ver quais são os tipos dedesenhos elétricos mais significativos: Unifilar → É um desenho que mostra a parte de força, ou seja, a parte de potência deum sistema elétrico, com todas as ligações e equipamentos através de um único fio, sabendo-se que os outros são análogos. Desta forma, o diagrama se apresenta mais simples, sendo idealpara se entender a filosofia do conjunto, do sistema como um todo, não se prestando paramanutenção, pois não mostra todas as ligações com detalhes de bornes. Trifilar ( Bifilar, Multifilar ) → Também é um desenho que mostra a parte de forçaporém com todos os fios existentes, (no caso um sistema trifásico), com todos os seusequipamentos e bornes de ligação. É um desenho muito carregado, não sendo fácil avisualização do todo, porém excelente para manutenção por mostrar todas as ligaçõesdetalhadas. Funcional → É um desenho que mostra a parte de comando, controle e proteção.Indica as formas de se operar o sistema, bem como as grandezas que estão sendo controladas,e as proteções existentes. É o desenho que mostra todas as possibilidades e limitações decomando, controle e proteção do sistema. Cablagem → São os desenhos que mostram as interfaces, as fiações existentes entreos vários equipamentos de um sistema. Físicos → São aqueles que mostram os arranjos em salas de equipamentos, mostramas vistas frontais dos quadros, as furações necessárias para se montar os painéis, etc.2.1 FILOSOFIAS DE COMANDO Nesta parte são dadas as filosofias de comando para partida e parada de motores emvárias situações. Deverão ser elaborados diagramas trifilares e funcionais que atendam estasfilosofias. Mais adiante serão mostrados estes desenhos juntamente com uma descrição defuncionamento dos mesmos, (itens 2.2 e 2.3 respectivamente). Nota: Os diagramas, principalmente os funcionais, podem desenvolver a mesmafilosofia, porém se apresentando de forma diferente uns dos outros. Isto se deve ao fato dafilosofia não estar bem definida ou delimitada, ou por mostrarem os contatos com posiçõesrelativas trocadas, porém dentro de um mesmo objetivo (ex.: em uma seqüência de contatosem série, pode aparecer um antes do outro, a posição relativa não muda a filosofia).2.1.1 LIGAÇÃO BÁSICA DE UM MOTOR Fazer o diagrama trifilar e o funcional para a ligação básica de um motor, a qual deverá atender os seguintes requisitos: • Ligar e desligar um motor através de um contator e botoeiras pulsantes. • Utilizar fusíveis para proteção de curto-circuito e relé térmico para sobrecarga. • A atuação do térmico deverá parar o motor através do contator e sinalizar a suaatuação. •Sinalizar também as condições de motor ligado e desligado. • Medir a corrente da fase V, e as tensões entre as fases utilizando uma chave detransferência voltimétrica. 11
  11. 11. 122.1.2 LIGAÇÃO DE UMA BOMBA DE ÁGUA Fazer os esquemas para uma bomba que capta água de um nível inferior e joga em umnível superior, sendo que para esta situação deseja-se: • Operação separada, de manual e automático, através de chave deposição mantida (Man/Desl/Aut). • Comando manual de liga e desliga através de contator e botoeiras pulsantes, e oautomático através de bóia diferencial da caixa superior. • Tanto o comando manual como o automático, deverão ser bloqueados se não tivernível de água suficiente na caixa inferior, não havendo assim resfriamento do selo da bomba,o que acarretaria em sobre-aquecimento e queima da mesma (parte mecânica). O nívelmínimo requerido para operação é chamado de submergência mínima. • Medições de tensão e de corrente idênticas às do item anterior. • Proteção por fusíveis e térmico. • Sinalizações de ligada, desligada, térmico atuado e submergência mínima.2.1.3 SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE ÁGUA É o sistema utilizado em prédios, composto de uma caixa inferior (térreo) e outrasuperior (no topo do edifício). A inferior é abastecida com água da rua controlada por bóiamecânica, e existem duas bombas (uma é reserva), para elevarem esta água até a caixasuperior. Projetar um esquema que atenda estas necessidades e possua as seguintescaracterísticas: • Chaves Man/Desl/Aut e Bomba1/Bomba2 • Demais itens idênticos ao caso anterior, sendo que as sinalizações são agrupadaspara o sistema: sistema ligado, sistema desligado, sistema com térmico atuado esubmergência mínima.2.1.4 INVERSÃO DE ROTAÇÃO Para se inverter a rotação de um motor trifásico basta invertermos a ligação de duasdas suas três fases. O sistema descrito abaixo permite a inversão antes do motor parar de girar(inércia), o que provoca um “tranco” na rede elétrica. Para se evitar esta situação serianecessário colocar um sensor de motor parado, rotação zero. Projete um esquema que permitaa inversão de rotação com as seguintes características: • Um único botão de parada e dois botões de partida, um para cada sentido de rotação. • Dois contatores, um para cada sentido de rotação, intertravados eletricamente paraevitar curto-circuito na rede. • Proteção com um único jogo de fusíveis e um único relé térmico. • Medição de corrente e de tensão. • Sinalização do sentido de rotação, horário e anti-horário, parado e térmico atuado. 12
  12. 12. 132.1.5 PORTÃO ELÉTRICO Baseado no esquema de inversão de rotação anterior é possível se fazer o acionamentode um portão com comando elétrico, sendo que a rotação para um lado abre o portão e para ooutro fecha. Os itens do esquema anterior que deverão ser modificados são os seguintes: • Parada automática do portão, nas posições aberto e fechado, detectadas através defins de curso que param o motor e impedem que seja religado no mesmo sentido. • Sinalização em uma mesma lâmpada para portão aberto e abrindo, sendo que para acondição aberto a lâmpada fica acesa de forma contínua e para a condição abrindo ela ficapiscando. A mesma filosofia de sinalização deve ser usada para fechado e fechando. • Eliminar a sinalização “parado”.2.1.6 PARTIDA ESCALONADA DE DOIS MOTORES Esta condição bloqueia a partida simultânea de dois motores. Normalmente é utilizadapara evitar sobrecarga em uma rede, na qual o automatismo mantém uma ordem de ligar osmotores e ocorrendo uma queda de tensão, no retorno da mesma, os motores partiriamsimultaneamente provocando perturbações no sistema. No caso atual deseja-se projetar umsistema de partida de dois motores, através de um único conjunto de botoeiras, sendo quedado um comando de ligar, parte primeiro um, e depois de um tempo parte o outro, sendo queo desligamento é simultâneo. • Utilizar fusíveis e térmicos individuais para cada motor; um único jogo de botoeiras;e um relé temporizado. • A atuação de um térmico provoca a parada do sistema. • Sinalizar o sistema ligado, desligado e térmico atuado. Sinalizar na mesma lâmpadade ligado a condição ligando, porém de forma pulsante.2.1.7 PARTIDA ESCALONADA DE TRÊS MOTORES Idem ao anterior, porém para três motores.2.1.8 PARTIDA ESTRELA / TRIÂNGULO Durante a partida de um motor, o fato dele estar com o rotor parado, se assemelhandoà condição de rotor bloqueado, faz com que o mesmo solicite uma corrente maior para vencera inércia, a qual normalmente é oito vezes a sua corrente nominal. Este pico de correnteprovoca perturbações na rede. Para minimizar esta condição existem vários artifícios paradiminuir a corrente de partida, sendo um deles a partida com tensão reduzida, provocada porum fechamento temporário em estrela do motor. Primeiro o motor parte em estrela, comtensão reduzida em ♦3 vezes, e após algum tempo, quando a rotação se estabiliza, ofechamento é mudado para triângulo, fazendo com que o motor funcione normalmente, natensão para a qual foi projetado. O objetivo é montar um esquema no qual pressionando-seum único botão de partida, o motor liga com fechamento em estrela e após um tempo pré-determinado, um temporizador provoca a mudança do fechamento para triângulo através dos 13
  13. 13. 14contatores. • Montar um esquema semelhante aos casos anteriores, com fusíveis, relé térmico, trêscontatores, duas botoeiras (liga e desliga), medição de tensão e de corrente. • Fazer as sinalizações idênticas às anteriores, porém sinalizar ligando com a lâmpadade ligado piscando, desde o momento da ordem de ligar até o seu funcionamento normal emtriângulo.2.2 DIAGRAMAS TRIFILARES E FUNCIONAIS A seguir são apresentados os diagramas trifilares e funcionais que atendem àsfilosofias exigidas anteriormente, para as várias maneiras de se ligar os motores. 14
  14. 14. 232.3 DESCRIÇÕES DE FUNCIONAMENTO. A seguir são feitas as descrições de funcionamento dos diagramas apresentadosanteriormente, visando tornar mais claro a sua compreensão. Os números apresentadosentre parêntesis se referem às coordenadas onde estão os contatos.2.3.1 LIGAÇÃO BÁSICA DE UM MOTOR Nas colunas 0, 2 e 5 está apresentado o diagrama trifilar da ligação de um motorelétrico trifásico, alimentado em 220V. Primeiro a corrente elétrica passa pelos fusíveis,depois pelo contator e finalmente pelo relé térmico antes de chegar ao motor. Naderivação temos a medição da tensão entre as três fases através de uma chave detransferência voltimétrica (9), e a medição de corrente da fase V (10). Tendo como tensão de comando 220VCA através das fases A e B protegidas porfusíveis, encontramos nas colunas 25 a 35 a parte de comando propriamente dito domotor. Para ligar o motor é necessário que se energize o contator C1 (27) pressionando-se a botoeira de liga BL-1 (27), fazendo com que a corrente passe pelos contatos NF dorelé térmico 49-1 (27) e da botoeira de desliga BD-1 (27). Com a energização de C1seus contatos principais (0, 2 e 5) se fecham, alimentando o motor, e fechando tambémseu contato auxiliar (31), permitindo uma auto-alimentação da sua bobina quando abotoeira BL-1 (27) voltar ao seu normal NA. Este contato é chamado de “selo”.Desta forma o motor está ligado através do contator que está “selado”. Para desligá-lo énecessário que se pressione a botoeira BD-1 (27), fazendo com que se interrompa ocircuito de alimentação da bobina do contator C1 (27), provocando a suadesenergização e conseqüentemente a volta às condições iniciais, ou seja: abertura doscontatos principais (0, 2 e 5) levando à parada do motor, e a abertura do contato de selo(31), fazendo com que não cesse a auto-alimentação. Desta forma quando a botoeiraBD-1 (27) voltar ao seu normal NF, o circuito ficará aberto, no contato da botoeira BL-1 (27) e no contato de selo de C1 (31), permanecendo assim o motor desligado. A proteção de curto-circuito do motor é feita diretamente através de fusíveis (0,2 e 5), pois a fusão interrompe a corrente de alimentação. Para a proteção de sobrecargaé utilizado um relé térmico 49-1 (6), que quando acionado abre o seu contato NF (27),provocando a desenergização do contator C1 (27) e conseqüentemente a parada domotor. A sinalização é feita para as condições de motor ligado, desligado e térmicoatuado. Para motor ligado, utiliza-se um sinaleiro vermelho VM1 (44) que é acionadopor um contato auxiliar NA do contator C1 (44), o qual se fecha simultaneamente comos contatos principais (0, 2 e 5) que alimentam o motor. Para a situação de motordesligado, um sinaleiro verde VD1 (52) é energizado através de um contato auxiliar NFdo contator C1 (52). A sinalização de térmico atuado, é feita em um sinaleiro de coramarela AM1 (58) que é energizado por um contato NA do relé térmico 49-1 (58) quese fecha quando há sobrecarga.
  15. 15. 242.3.2 LIGAÇÃO DE UMA BOMBA DÁGUA Este sistema tem como base o anterior, com pequenas alterações. A parte deforça, o diagrama trifilar (0 a 10), não tem alteração, permanecendo como o esquemaanterior. A parte de comando e sinalização, apresenta duas modificações: a chaveManual/Automático 43-1 (22) e as bóias das caixas dágua superior e inferior BS e BI(34 e 39), respectivamente. Para a condição de submergência mínima foi colocada umabóia (BI), com apenas um contato NA (39). Como havia necessidade de dois contatos,esta condição foi multiplicada através de um relé auxiliar A1 (39), sendo que, um deseus contatos NA (25) foi utilizado para bloquear o acionamento do motor com acondição de nível baixo, e outro NF para sinalização (57). No funcionamento deste esquema foi colocada uma chave para a escolha domodo de operação desejado: Manual, Desligado ou Automático. Foi colocado umcontato desta chave Man/Des/Aut (25), que é fechado na posição manual entre ocontato do relé térmico NF (25) e o contato da botoeira BD-1 NF (25), fazendo com queas botoeiras e o "selo" somente fiquem operantes para a condição manual. Foi colocadoum outro contato da chave Man/Des/Aut, fechado na posição automático (34), fazendocom que o contator fique comandado por uma bóia diferencial BS (34), que liga edesliga a bomba, dependendo do nível da caixa superior. Após o "reencontro" destasduas condições, manual e automático, foi colocado um contato NA do relé auxiliar A1(25), que se abre para a condição de nível baixo da caixa inferior, bloqueando assim oacionamento do contator C1, tanto para a condição manual como para a automática. Amesma coisa acontece com a condição de atuação do térmico, que por ter o seu contatoNF (25) em uma posição antes da chave manual/automático, faz com que, se houversobrecarga, o motor seja desligado, tanto para a condição de operação manual, comopara a condição de automático. Permanecem inalteradas as sinalizações de ligado, desligado e térmico atuado. 2.3.3 SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE ÁGUA Similar ao esquema anterior, sendo acrescentado mais uma bomba (10),conseqüentemente mais um contator C2 (15), mais um relé térmico 49-2 (14) e umachave de seleção de prioridade de entrada das bombas, Bomba 1 ou Bomba 2, B1/B2,43-2 (20). No trifilar se mantém a alimentação através de fusíveis (0, 2 e 5) e as mediçõesde tensão e corrente (10), sendo que após a medição se faz uma derivação para ligaroutra bomba, através dos contatos principais do contator C2 (9, 11 e 13) e do relétérmico 49-2 (14). No funcional do comando, para a bomba 1, foi trocada a posição do contato NAdo relé auxiliar A1 que indica submergência mínima (24), com o contato NF do relétérmico 49-1 (24). Esta alteração foi necessária devido a inclusão de outra bomba,conseqüentemente outro contator C2 (32), e havia necessidade da condição desubmergência mínima bloquear ambos os contatores, e o térmico bloquear apenas ocontator da bomba 1. O comando básico de manual/automático anterior permanece com
  16. 16. 25a mesma filosofia, sendo acrescentado na condição de "selo" um contato NA docontator C2 (32), para manter o funcionamento se a bomba escolhida for a 2. Após o"reencontro" das condições manual e automática, se colocou contatos da chave seletoraB1/B2, sendo um fechado para a posição bomba 1 (24) e outro fechado na posiçãobomba 2 (31), seguidos dos contatos NF dos respectivos térmicos das bombas 49-1 (24)e 49-2 (32), para energizar os contatores C1 (24) e C2 (32). Desta forma a "ordem decomando do sistema" passa pela condição de submergência mínima A1 (24), abre-separa separar as condições de manual e automático, voltando a se unir para novamente seseparar devido a escolha de bomba 1 ou bomba 2. As sinalizações de sistema ligado, e de sistema com térmico atuado devem levarem consideração as duas bombas; sendo indicado nas lâmpadas a atuação de qualqueruma delas, por isso foram acrescentados contatos em paralelo com os existentes noesquema anterior, NA de C2 (42) e NA 49-2 (53). Para a condição de sistema desligado,os dois motores têm que estar parados, portanto contatos NF em série dos contatores C1e C2 (50).2.3.4 MOTOR COM INVERSÃO DE ROTAÇÃO Para se inverter a rotação de um motor deve-se inverter duas de suas fases, o queé conseguido com dois contatores C1 e C2 (07 e 17). A corrente que flui através de C1alimenta os bornes u, v e w do motor com as fases A, B e V, respectivamente. Seacionado C2 a fase A vai para o borne w, a fase B permanece no borne v e a fase V vaipara o borne u, invertendo-se assim as fases A e V, fazendo com que o motor gire emsentido contrário. As demais ligações do trifilar (01 a 15) ficam como descritasanteriormente para outros tipos de ligações. Para a parte de comando a ligação do contator C1 fica conforme feito para outroscasos: relé térmico, botoeira de parada, botoeira de liga e selo, contato deintertravamento (será visto mais na frente) e bobina do contator (25 a 30). Para invertera rotação, energizar-se o contator C2 (34 a 40), retirando-se a alimentação da botoeirade liga e do selo após os contatos do térmico e da botoeira de desliga (25), fazendo comque os mesmos fiquem operantes também para a condição de rotação inversa,energização de C2. Se olharmos o diagrama trifilar (01 a 15), percebemos que se os doiscontatores C1 e C2 fossem energizados simultaneamente haveria curto-circuito entre asfases A e V; a fase A que passa pelo C1 (01) encontra a fase V que passa pelo C2 (10) ea fase V que passa por C1 (07) encontra a fase A que passa por C2 (15). Para evitar estacondição é feito o intertravamento entre os contatores C1 e C2, ou seja, um contato NFde C1 (34) colocado no ramo da bobina de C2, faz com que a mesma somente sejaenergizada se C1 estiver desenergizado e vice-versa, um contato NF de C2 (25) nãodeixa o contator C1 fechar se o contator C2 estiver fechado, fazendo-se assim ointertravamento elétrico entre suas bobinas. A sinalização é feita através de um contato NA de C1 (45) para sinalizar motorligado e girando em um sentido (horário), e de um contator NA de C2 (49) para indicarmotor ligado e girando no outro sentido (anti-horário). Para a condição de desligado/parado, é necessário que haja as duas condições C1 e C2 desenergizados, portantocontatos NF deles em série (54). Para térmico atuado a sinalização é normal como jávista para outros casos.
  17. 17. 262.3.5 PORTÃO ELÉTRICO Com o esquema básico descrito anteriormente, para motor com inversão derotação, podemos imaginá-lo aplicado a um portão com acionamento elétrico, sendo quequando girar em um sentido, faz com que o portão se desloque para um lado, porexemplo abrindo, e quando o motor girar no outro sentido faz com que o portão vá parao outro lado, fechando. Para esta nova situação a parte de força, o trifilar, permanece como descritoanteriormente (01 a 15). Na parte de comando entram as condições de aberto e fechado, captadas pelosfins de curso f.c.aberto e f.c.fechado (37 e 40), os quais por possuírem apenas umcontato e necessitar de mais, os mesmos devem ser multiplicados em relés auxiliares A1e A2, respectivamente. A atuação destes contatos é de interromper o movimento doportão quando chega na posição aberto ou fechado, sendo um contato NF de A1 (23)portão aberto, em série com a bobina do contator C1, que faz o movimento de aberturado portão, e um contato NF de A2 (31), portão fechado em série com a bobina de C2,que faz o movimento de fechamento do portão. Portanto após um comando em qualqueruma das botoeiras de liga, o respectivo contator é energizado, fazendo com que o motorgire, e o portão se desloque em um determinado sentido até que seja dado um comandode parada, botoeira BD1 (23), ou até que o mesmo atinja a sua posição máxima deabertura ou de fechamento, quando é parado automaticamente pelos fins de curso. Nota: - A situação mais comum de acionamento de portões elétricos é porcontrole remoto, onde um sistema eletrônico, operado por ondas eletromagnéticascaptam um sinal e fazem a função das botoeiras BL1 e BL2 (23 e 31). A sinalização foi um pouco alterada para que se tivesse as condições de abrindoe fechando no mesmo sinaleiro de aberto e fechado. Em condições normais ésinalizado: aberto e fechado através de contatos NA dos relés auxiliares A1 e A2 querepresentam as condições de aberto e fechado (48 e 56) respectivamente. Para acondição de motor ligado, portão em movimento, antes de chegar na sua posição final,faz-se a sinalização através da lâmpada na qual é sinalizada posição que vai chegar, masde forma pulsante. Por exemplo, com o portão fechado a lâmpada VD1 fica acesacontinuamente através do contato NA de A2 que capta a condição de fechado. Quando oportão recebe um comando de abrir e sai da posição fechado, esta sinalizaçãodesaparece. Com o motor girando na condição de abrir, contator C1 energizado, umcontato dele NA (48) faz com que a sinalização VM1 (44) de portão aberto sejaacionada, porém de forma pulsante por ser energizada através do pisca (48). Quando oportão chega na posição aberta A1 (44) a sinalização passa a ser de forma contínua e ocontator C1 é desenergizado. A mesma situação acontece para a condição de portãofechando e fechado.2.3.6 PARTIDA ESCALONADA DE DOIS MOTORES Nesta situação o automatismo faz com que se ligue dois motores, que tenhamsua parte de força, o trifilar, totalmente independente, mas o seu comando vinculado.Portanto o diagrama trifilar (00 a 15) apresenta a ligação de dois motores de formaindependente, cada um com os seus fusíveis, contator e relé térmico, sendo representadoo motor M1 nas coordenadas 01 a 05, e o motor M2 nas coordenadas 10 a 15.
  18. 18. 27 No comando parte-se de um acionamento normal de um motor (27 e 32), com ocontato do térmico, botoeira de desliga, botoeira de liga, selo e bobina do contator C1.Como se trata da operação em conjunto de dois motores, o funcionamento ficacondicionado à boa operação dos dois motores e, se o térmico de um deles atuar,derruba o sistema, os dois motores, por isso estão em série os contados dos reléstérmicos dos dois motores, 49-1 e 49-2 (27). Neste sistema, juntamente com aenergização do contator C1 (27), há a energização do relé temporizado T1 (32), fazendocom que o mesmo comece a contar tempo para operar seus contatos. Decorrido o tempopré-determinado, um contato NA do temporizador T1 (36) faz com que se energize ocontator C2 (36), ligando assim o segundo motor e permanecendo ligado através docontato do temporizador. A operação do segundo motor, contator C2, fica tambémcondicionada aos mesmos contatos de atuação do térmico e da botoeira de desliga (27). Para a sinalização leva-se em consideração o sistema desligado quando não foiacionado o primeiro motor, contato NF do contator C1 (50). Para a condição de sistemaligado é feita somente quando o segundo motor foi acionado, contato NA de C2 (45).No intervalo de tempo com C1 ligado e C2 desligado, é feita a sinalização de sistemaligando através do pisca, ficando a lâmpada da condição ligado piscando e, com aentrada de C2 prevalece a condição de lâmpada acesa de forma contínua, sinalizandosistema ligado (45). Para a condição de térmico atuado são colocados em paralelo oscontatos de 49-1 e 49-2 (55 e 60), acionando assim a sinaleira AM1 (55) quandoqualquer um deles operar.2.3.7 PARTIDA ESCALONADA DE TRÊS MOTORES Tendo como base o caso anterior, para esta nova condição apenas acrescenta-semais um motor. No unifilar aparece o motor M3 (10) idêntico aos demais. No comando acrescenta-se mais um térmico 49-3 (19), no ramo de comandocomum. Poderia se ter, como no caso anterior, colocado mais um temporizador T2 queseria energizado junto com C2 e, este energizando C3 após decorrido um tempo, esegurando o seu acionamento. Porém este novo esquema foi feito de forma que osmotores permanecessem ligados através de selo, e os temporizadores T1 e T2 fossemdesenergizados, ficando da seguinte maneira: a entrada de C1 normal energiza T1 (23),após um tempo pré-determinado seu contato NA (27) energiza C2 que fecha seu selo(32) e abre o temporizador T1 (23). Com a entrada de C2 entra também o temporizadorT2 (32), que após um tempo o seu contato NA (36) energiza o contator C3, que se sela(40) e desenergiza o temporizador T2 (32). Para as sinalizações ficou sendo, sistema desligado, a não entrada do 1º motor,contato NF de C1 (46), idêntica à anterior. Para sistema ligado/ ligando checa-se agora oúltimo motor C3 (43), e para térmico atuado a ligação em paralelo dos três térmicos,sendo que a sinaleira AM1 (51) acende quando qualquer um deles é atuado.2.3.8 PARTIDA ESTRELA / TRIÂNGULO O esquema básico de ligação consiste de um contator principal C1 (06), quepermite a passagem de energia para o motor e dois outros contatores, cada umresponsável por um tipo de ligação. O contator C2 (13) fecha o motor em triângulo e o
  19. 19. 28C3 (13) fecha em estrela. Estas ligações, juntamente com os fusíveis e o térmico, estãorepresentadas no diagrama trifilar (00 - 19). No esquema de comando parte-se de um esquema normal de partida de motores(4 e 27), sendo composta de relé térmico, botoeira de desliga, botoeira de liga, selo ebobina do contator C1. Junto com a energização de C1 energiza-se C3 (27) através doscontatos NF de C2 e T1 (27), fazendo o fechamento do motor em estrela, e energizatambém T1 (31), temporizador que após decorrido seu tempo pré-selecionadodesenergiza C3 (27), e energiza C2 (35) após checar a abertura de C3 (35). O contatorC2, responsável pelo fechamento em triângulo, se sela (39) e derruba o temporizadorT1, não permitindo a sua energização e nem do contator C3 enquanto ele, C2, estiverenergizado. As sinalizações de térmico atuado e motor desligado são as normais. A condiçãode motor ligado é feita através do contator C2 (40) de forma contínua, e a condição demotor ligando é feita através do contator C3 (37) através do pisca, no mesmosinalizador VMI (40) de motor ligado.
  20. 20. NUMERAÇÃO ANSI. NÚMEROS DE IDENTIFICAÇÃO DOS DISPOSITIVOS ELÉTRICOS DEPROTEÇÃO, REGULAÇÃO E CONTROLE, PARA SEREM UTILIZADOS EM DIAGRAMAS E ESPECIFICAÇÕES. 1. Elemento Mestre. 46. Relé de Reversão de Fase ou de Equilíbrio de 2. Relé de Partida ou Fechamento Temporizado. Corrente. 3. Relé de Verificação ou de Intertravamento. 47. Relé de Sequência das Tensões de Fase. 4. Contator ou Relé Mestre. 48. Relé de Sequência Incompleta. 5. Dispositivo de Interrupção. 49. Relé Térmico para Máquina ou 6. Disjuntor, Contator ou Chave de Partida. Transformador. 7. Disjuntor de Circuito Anódico(ou de Circuito 50. Relé Instantâneo de Sobrecorrente. de Placa). 51. Relé Temporizado de Sobrecorrente C.A. 8. Chave de Controle de Força. 52. Disjuntor C.A. 9. Dispositivo de Reversão. 53. Relé da Excitatriz ou de Gerador C.C. 10. Chave de Seqüência das Unidades. 54. Disjuntor C.C. de Alta Velocidade. 11. Transformador de Controle. 55. Relé de Fator de Potência. 12. Dispositivo de Sobre Velocidade. 56. Dispositivo ou Relé de Aplicação de Campo. 13. Dispositivo de Velocidade Síncrona. 57. Dispositivo de Curto Circuito ou de 14. Dispositivo de Sub Velocidade. Aterramento. 15. Dispositivo Igualador de Frequência ou 58. Relé de Falha de Retificação. Velocidade. 59. Relé de Sobre Tensão. 16. Dispositivo para Carga Controlada da 60. Relé de Equilíbrio de Tensão. Bateria. 61. Relé de Equilíbrio de Corrente. 17. Chave de Derivação ou Descarga. 62. Relé Temporizado de Abertura ou Parada. 18. Dispositivo para Aceleração ou 63. Relé de pressão de Líquido ou Gás ou Relé Desaceleração. de Vácuo. 19. Relé ou Contator para Transição da Partida 64. Relé de Proteção de Terra. para a Velocidade normal. 65. Regulador. 20. Válvula Operada Eletricamente. 66. Dispositivo de Estágios ou Memória. 21. Relé de Distância. 67. Relé Direcional de Sobre Corrente C.A. 22. Contator ou Disjuntor Equalizador. 68. Relé de Bloqueio. 23. Dispositivo de Controle de Temperatura. 69. Dispositivo de Permissão de Controle. 24. Disjuntor, Contator ou Chave de Interligação 70. Reostato. de Barramento. 71. Relé de Nível. 25. Sincronizador ou Dispositivo de Teste de 72. Disjuntor C.C. Sincronismo. 73. Contator para Resistor de Carga. 26. Dispositivo Térmico. 74. Relé de Alarme. 27. Relé de Sub Tensão. 75. Mecanismo para Troca de Posição. 28. Detetor de Chama. 76. Relé de Sobre Corrente C.C. 29. Disjuntor, Contator ou Chave de Isolamento. 77. Transmissor de Impulsos. 30. Relé Anunciador. 78. Relé de Ângulo de Fase. 31. Dispositivo de Excitação em Separado. 79. Relé de Religamento C.A. 32. Relé Direcional de Potência. 80. Relé de Fluxo. 33. Chave de Posição. 81. Dispositivo de Frequência. 34. Dispositivo Mestre de Sequência. 82. Relé de Religamento em C.C. 35. Dispositivo de Operação de Escovas ou de 83. Contator de Tranferência ou Relé de Controle Curto-circuito dos Anéis Coletores. Seletivo. 36. Dispositivo de Polaridade ou Dispositivo de 84. Mecanismo de Operação. Tensão Polarizada. 85. Relé Receptor de Carrier ou do Fio Piloto. 37. Relé de Sub Corrente ou de Sub Potência. 86. Relé de Bloqueio. 38. Dispositivo de Proteção de Mancal. 87. Relé de Proteção Diferencial. 39. Controlador de Condições Mecânicas. 88. Motor Auxiliar ou Motor-gerador. 40. Relé de Campo. 89. Chave de Secionadora. 41. Chave, Contator ou Disjuntor de Campo. 90. Dispositivo de Regulação. 42. Contator ou Disjuntor de Serviço. 91. Relé Direcional de Tensão. 43. Dispositivo Manual de Transferência ou de 92. Relé Direcional de Potência e de Tensão. Seleção. 93. Contator Variação de Campo. 44. Relé ou Contator para Sequência de Partida. 94. Relé de Desligamento ou de Permissão de 45. Controlador de Condições Atmosféricas. Desligamento.

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