O documento discute comandos elétricos e motores elétricos. Apresenta os tipos de comandos elétricos e sua finalidade de manobrar motores elétricos de forma segura. Também descreve os principais tipos de motores, incluindo monofásicos, trifásicos, de corrente contínua e alternada. Fornece detalhes sobre os dados encontrados na placa de identificação de motores de indução.

1. COMANDOS ELÉTRICOS
Os comandos elétricos têm por finalidade a manobra de motores
elétricos que são os elementos finais de potência em um circuito automatizado.
Entende-se por manobra o estabelecimento e condução, ou a interrupção de
corrente elétrica em condições normais e de sobre-carga.
Dentre os motores os que ainda têm a maior aplicação no âmbito
industrial são os motores de indução trifásicos, pois em comparação com os
motores de corrente contínua, de mesma potência, ele tem menor tamanho,
menor peso e exigem menos manutenção.
Um dos pontos fundamentais para o entendimento dos comandos
elétricos é a noção de que “os objetivos principais dos elementos em um painel
elétrico são: a) proteger o operador e b) propiciar uma lógica de comando”.
Partindo do princípio da proteção do operador uma seqüência genérica
dos elementos necessários à partida e manobra de motores.
A) Seccionamento: Só pode ser operado sem carga. Usado durante a manutenção e
verificação do circuito.
B) Proteção contra correntes de curto-circuito: Destina-se a proteção dos
condutores do circuito terminal.
C) Proteção contra correntes de sobrecarga: para proteger as bobinas do
enrolamento do motor.
D) Dispositivos de manobra: destinam-se a ligar e desligar o motor de forma segura,
ou seja, sem que haja o contato do operador no circuito de potência, onde circula a
maior corrente.
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2. É importante repetir que no estudo de comandos elétricos é importante
ter a seqüência mostrada na figura em mente, pois ela consiste na orientação
básica para o projeto de qualquer circuito.
Ainda falando em proteção, as manobras (ou partidas de motores)
convencionais, são dividas em dois tipos, segundo a norma IEC 60947:
I. Coordenação do tipo 1: Sem risco para as pessoas e instalações, ou seja,
desligamento seguro da corrente de curto-circuito. Porém podem haver danos
ao
contator e ao relé de sobrecarga.
II. Coordenação do tipo 2: Sem risco para as pessoas e instalações. Não
pode haver danos ao relé de sobrecarga ou em outras partes, com exceção de
leve fusão dos contatos do contator e estes permitam uma fácil separação sem
deformações significativas.
I. Coordenação do tipo 1: Sem risco para as pessoas e instalações, ou seja,
desligamento seguro da corrente de curto-circuito. Porém pode haver danos ao
contator e ao relé de sobrecarga.
II. Coordenação do tipo 2: Sem risco para as pessoas e instalações. Não
pode haver danos ao relé de sobrecarga ou em outras partes, com exceção de
leve fusão dos contatos do contator e estes permitam uma fácil separação sem
deformações significativas.
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3. MOTORES
É a máquina destinada a transformar energia elétrica em energia
mecânica de rotação.
É o mais usado de todos os tipos de motores, pois combina as
vantagens de utilização de energia elétrica (baixo custo, facilidade de
transporte e simplicidade de comando) com sua construção simples, custo
reduzido e grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos
tipos.
MOTORES MONOFÁSICOS
Devido ao baixo preço e a robustez de um motor
de indução, sua aplicação faz necessário onde há uma rede elétrica trifásica,
para produzir um campo magnético rotativo são motores de pequenas potência
com ligação monofásica a dos fios. O motor possui um estator, rotor, capacitor
e na grande maioria das um interruptor centrífugo.
Princípio de Funcionamento
Quando o motor alcança 75% de sua velocidade de trabalho, o
interruptor centrífugo abre e desliga o enrolamento auxiliar e o capacitor
deixando de funcionar, o motor fica funcionando apenas com o campo
principal.
Tipos de Motores Monofásicos
Encontram-se motores monofásicos com 2, 4,ou 6 terminais:
•
Os motores de 2 terminais são construídos para funcionar em uma
tensão apenas 110 ou 220V e não permitem inversão de rotação;
•
Os motores de 4 terminais são construídos para funcionar em uma
tensão 110 ou 220V, porém permitem inversão da rotação;
•
Os motores de 6 terminais são destinados a funcionar em duas tensões
110 e 220V e permitem ainda inversão de rotação.
MOTORES TRIFÁSICOS
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4. É a conexão elétrica dos terminais do motor, a fim de proporcionar ao
mesmo condições de funcionamento.
Pode-se encontrar o motor trifásico com 3,6,9 ou 12 terminais e
para fazer a mudança de rotação basta inverter duas fases entre si.
Ligação do motor trifásico de 3 terminais – São construídos para funcionar
em uma tensão, 220, 380, 440 ou 760V.
Ligação do motor trifásico de 6 terminais – Podem ser ligados em duas
tensões diferentes.
Ligação em triângulo (Δ)
Ligação em estrela (Υ)
Obs:
A
ligação em Δ é sempre a menor tensão do motor.
Os terminais também podem ser identificados com letras: U,V, W, X, Y, Z.
Relacionadas respectivamente aos números.
Ligação do motor trifásico de 9 terminais – São em pregados também para
duas tensões, 220/440V. São construídos para ligação em estrela(Υ) ou em
duplo estrela (Υ Υ) ou em triângulo (Δ) e duplo triângulo (Δ Δ).
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5. Ligação do motor trifásico de 12 terminais – São construídos para atender
as 4 tensões; 220, 380, 440 e 760V.
Principais Tipos:
• Quanto a corrente
Motor de Corrente Alternada: são os mais usados, pois toda a linha de
distribuição de energia elétrica é feita em corrente alternada. Trabalham sob o
princípio da indução eletromagnética, campos girantes. Podem ser
monofásicos ou trifásicos.
Motor de Corrente Contínua: são motores de custo mais elevado e, além
disso, precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que
converta corrente alternada em contínua. Podem funcionar com velocidade
ajustável entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade
e precisão. Por isso, seu uso é restrito a casos especiais em que estas
exigências compensam o custo mais alto da instalação.
Motor Universal: podem tanto ser utilizado em corrente contínua como em
corrente alternada.
Ex.:eletrodomésticos (Característica: rotor bobinado e coletor na ponta do eixo)
• Quanto a velocidade
Motor síncrono: Funciona com velocidade fixa.
ns – Velocidade síncrona do campo magnético girante do motor;
f – Freqüência da rede de alimentação (no Brasil é de 60Hz);
p – Número de pólos do motor;
ns = 120 X f
p
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6. Motor de indução ou assíncrono - funciona normalmente com uma
velocidade constante que varia ligeiramente com a carga mecânica aplicada
ao seu eixo.
Escorregamento (s) – A velocidade entre o campo magnético do estator e
a velocidade do rotor
S = ns – n
ns
Divide-se em duas partes principais:
• Estator: “pacote” de chapas de ferro por onde circula o campo
magnético gerado pela rede de alimentação. É a parte estática (parada)
do motor.
• Rotor: Está acoplado ao eixo, podendo ser bobinado ou “gaiola de
esquilo”, sendo este último o mais empregado. É a parte girante do
motor, por onde circula o campo magnético induzido.
DADOS DE PLACA DO MOTOR DE INDUNÇÃO
•
Modelo: 90S 1189
90 S
1189
tipo de carcaça
data de fabricação novembro de 1989
espaço em milímetros entre o centro do eixo e a base.
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7. •
Freqüência nominal (Hz): De acordo com as normas, os motores
devem funcionar satisfatoriamente com freqüência até + ou - 5% da
freqüência nominal do país.
•
Tensão nominal (V): É o valor de tensão para a qual o motor foi
especificado para funcionamento em regime nominal. De acordo com as
normas, o motor deve funcionar satisfatoriamente com tensões até + ou
– 10% da tensão nominal, desde que a freqüência seja a nominal.
•
Potência Nominal (kW ou C.V.): É a potência que o motor pode
fornecer continuamente, dentro de suas características nominais. (1CV =
736W e 1HP = 746W).
•
Corrente nominal: É a corrente absorvida quando o motor funciona.
•
Velocidade nominal (rpm); É a velocidade do motor quando ele
fornece a potência nominal, sob tensão e freqüência nominais, medida
em rotações por minuto.
•
Fator de serviço (FS): É o valor que, aplicado à potência nominal,
indica a sobrecarga permissível que pode ser aplicada continuamente
ao motor, sob condições especificadas de tensão e freqüências
nominais.
EX.: um motor com FS = 1,15, suporta continuamente 15% acima de sua
potência.
Obs: Esta é uma reserva de potência que dá ao motor uma capacidade de
suportar melhor o funcionamento em condições desfavoráveis. Não confundir o
FS com capacidade de sobrecarga momentânea, ou seja, apenas durante
alguns segundos. A WEG fabrica seus motores podendo suportar uma
sobrecarga de até 60% sobre o nominal durante 15 segundos.
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8. • Classe de isolamento (ISOL)
Define o limite máximo de temperatura que o enrolamento do motor pode
suportar continuamente, sem que haja redução de sua vida útil. Conforme
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), as principais classes de
isolamento e suas temperaturas limites são:
Classe de isolamento
Y
A
E
B
F
H
C
•
Temperatura limite
900 C
1050 C
1200 C
1300 C
1550 C
1800 C
4000 C
Regime de serviço (REG.S.): Também chamado de regime de
funcionamento, indica a forma de utilização do motor no acionamento da
carga. É o grau de regularidade da carga a que o motor é submetido. Os
motores normais são projetados para regime contínuo, isto é,
funcionamento com cargas constantes, iguais à potência do motor.
Regime de Serviço
S1
Regime Contínuo
S2
Regime de Tempo Limitado
S3
Regime Intermitente Periódico
S4
S5
S6
S7
S8
Regime Intermitente Periódico com
partidas
Regime Intermitente Periódico com
Frenagens Elétricas
Regime de Funcionamento Contínuo
com Carga Intermitente
Regime de Funcionamento Contínuo
com Frenagens Elétricas
Regime de Funcionamento Contínuo
com Mudança Periódica na Relação
Carga/Velocidade de Rotação
Funcionamento com carga constante
atingindo seu equilíbrio térmico
Funcionamento com carga constante não
atingindo seu equilíbrio térmico
Seqüência de ciclos idênticos a carga
constante-repouso
Seqüência de ciclos idênticos, partidacarga constante-repouso
Seqüência de ciclos e regimes idênticos
com partida e carga constante
Seqüência de ciclos e regimes idênticos
com carga constante , funcionamento a
vazio, não existindo período de repouso
Seqüência de ciclos e regimes idênticos
com partida e carga constante
xxxx
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9. •
Grau de proteção (IP): É um código padronizado pelas letras IP (índice
de proteção) que definem, segundo a norma IEC 34-5 e ABNT NBR6146, os graus de proteção dos equipamentos elétricos contra
penetração de corpos sólidos estranhos e contato acidental, além de
penetração de líquidos, seguidas por dois algarismos.
Ex.: IP 54 – equipamento com proteção completa contra toque, acúmulo de
poeira nociva e respingos de água em todas as direções.
10 algarismo – grau de proteção contra penetração de corpos sólidos estranhos
e contato acidental.
20 algarismo – grau de proteção contra penetração de líquidos.
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10. •
Categoria de conjugado (CAT): Conjugado – também chamado de
torque, momento ou binário, é a medida do esforço necessário para girar
o eixo.
Obs: A categoria de conjugado é a classificação conforme as características de
conjugado em relação à velocidade e à corrente de partida. Conforme definição
da norma NBR 7094, os motores de indução são classificados como:
Categoria N
Com conjugado de partida normal e corrente de partida normal, constituem a
maioria dos motores encontrados no mercado. São utilizados para
acionamento de cargas normais tais como bombas, máquinas operatrizes e
ventiladores.
Categoria H
Com alto conjugado de partida e corrente de partida normal. Usados para
cargas que exigem maior conjugado na partida, como peneiras,
transportadores, carregadores, cargas com alta inércia, britadores, etc.
Categoria D
Conjugado de partida alto, corrente de partida normal, com velocidade nominal
mais baixa que das categorias anteriores. Usados em prensas excêntricas e
máquinas semelhantes, onde a carga apresenta picos periódicos; em
elevadores e em cargas que necessitam de conjugado de partida muito alto e
corrente de partida limitada.
• Ip/In
Fator multiplicador da corrente nominal que indica a corrente na partida. Par
vencer a inércia e iniciar o movimento acelerando até a velocidade nominal, o
motor de indução solicita à rede de alimentação uma corrente superior a
corrente nominal. Para se conhecer o valor da corrente de partida, basta
multiplicar a corrente nominal pelo Ip/In.
Ex.: Ip/In = 7
In = 15A
Ip = Ip/In X In
Ip = 15 x 7 = 105 A
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11. DISJUNTOR-MOTOR
É um equipamento destinado ao comando e a proteção dos motores,
levando em consideração a corrente de partida.
Dependendo do fabricante conseguem manobrar e proteger motores
com In da ordem de 95 A, com capacidade de interrupção de até 100 kA,
podendo substituir os fusíveis.
Podem ser termomagnéticos ou apenas magnéticos. Podem ter
atuação por botão de comando ou por botão rotativo.
Assegura total proteção ao circuito elétrico e ao motor através de
seus disparadores térmicos (ajustável para proteção contra sobrecargas e
dotado de mecanismos diferencial com sensibilidade a faltas de fase) e
magnético (calibrado em 12 vezes a In para proteção contra curtoscircuitos).
É possível ser associado a blocos aditivos* de vários tipos. Os
contatos NA ou NF aditivos montados lateralmente à esquerda são
chamados “acionados”. Os montados lateralmente à direita são chamados
“acionadores”, estes últimos disparam por mínima tensão ou por emissão
de tensão.
Pode ter montagem em cofre, e pode ser comando na porta do
painel. Pode trabalhar associado diretamente a contatores e a relés de
sobrecarga. Podem ser fixados em trilho de 35mm ou através de
parafusos. Os parafusos de ligação elétrica são normalmente do tipo
imperdível. Podem ser travados quanto ao ligamento através de cadeado.
Podem ser acionados por botão de soco com chave.
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12. 12

13. Variação de tensão: Para garantir um bom funcionamento dos contatores,
deve-se alimentar as bobinas com tensões nominais e estáveis. De um modo
geral as bobinas são comercializadas para operar na faixa de 0,85 a 1,1 x Un
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14. (tensão nominal), porém para valores precisos deve-se consultar o catálogo do
fabricante.
Tensão de comando (Ub): É a tensão a ser aplicada nos terminais das
bobinas dos contatores.
Posição de montagem: Os contatores normalmente devem ser montados
sobre parede vertical. No entanto admitem-se inclinações que variam de
acordo com o tipo do contator e sua fabricação.
ACESSÓRIOS
Bloco Aditivo de Contatos Auxiliares: Bloco acoplável ao contator com
contatos auxiliares que podem ser encaixados frontal ou lateralmente no
contator. Estes blocos podem ser encontrados com 1, 2 ou 4 contatos
auxiliares, de vários tipos (1NA + 1NF, 2NA + 1NF, 4NA,etc.).
Bloco Aditivo Temporizado: Bloco acoplável
temporizador pneumático ou eletrônico, ao
desligamento) ou ao trabalho (retardo na ligação).
aos contatores com
repouso (retardo no
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15. Bloco Supressor de Sobretensão: Utilizados no amortecimento das
sobretensões provocadas por contatores durante as operações de
abertura, sobretensões estas que podem colocar em risco de dano
componentes sensíveis à variações de tensão, ligados em paralelo com a
bobina do contator.
Intertravamento Mecânico: Combinação que garante mecanicamente a
impossibilidade de fechamento simultâneo entre dois contatores, mesmo
quando submetidos a choques mecânicos mais violentos na direção do
fechamento.
Bobinas: São encontradas em diversos níveis de tensão em CA (12V, 24V,
48V, 120V, 220V, 380V, 440V e 600V) ou em CC (12V, 24V, 48V, 125V, 220V,
440V e 600V), dependendo do fabricante.
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16. RELÉ TÉRMICO DE SOBRECARGA
Dispositivo de proteção e, eventualmente, de comando à distância, cuja
operação é produzida pelo movimento relativo de elementos mecânicos, sob a
ação de determinados valores de corrente nos circuitos de entrada.
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
O funcionamento dos relés de sobrecarga de atuação mecânica baseiase no princípio da dilatação linear de dois metais diferentes quando acoplados
rigidamente.
A curvatura de um bimetal numa dada temperatura depende da
diferença entre os dois coeficientes e tende sempre para o lado do material de
menor coeficiente.
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17. Circuito Principal ou de Potência
É composto por uma cacaça de material isolante, três bimetais de
aquecimento, alavanca de deserme, terminais de entrada (1L1, 3L3 e 5L3) e
terminais de saída (2T1, 4T2 e 6T3).
Circuito Auxiliar ou de Comando
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18. Funcionamento Básico do Relé de Sobrecarga
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