ele004-Comandos Elétricos, Notas de estudo de Cultura

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ele004-Comandos Elétricos

Federação das Indústrias do Estado do Espírito Santo – Findes Lucas Izoton Vieira Presidente Senai – Departamento Regional do Espírito Santo Manoel de Souza Pimenta Diretor-gestor Robson Santos Cardoso Diretor-regional Alfredo Abel Tessinari Gerente de Operações e Negócios Fábio Vassallo Mattos Gerente de Educação e Tecnologia Agostinho Miranda Rocha Equipe técnica Marcelo Bermudes Gusmão Coordenação Sandro Silva Elaboração Giovani Gujansky Revisão técnica Lygia Bellotti Adaptação de linguagem Amanda Correia de Freitas Revisão gramatical Tatyana Ferreira Revisão pedagógica Andrelis Scheppa Gurgel Jackeline Oliveira Barbosa Jarbas Gomes Diagramação Eugênio Santos Goulart Fabrício Zucoloto Fernando Emeterio de Oliveira Ilustração Fernanda de Oliveira Brasil Leonardo Pedrin Maria Carolina Drago i Tatyana Ferreira Vanessa Yee Organização

Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca do Senai-ES - Unidade Vitória Dados Internacionais de Catalogação-na-publicação (CIP) SENAI. Departamento Regional do Espírito Santo. S492c Comandos elétricos / Serviço Nacional de Aprendizagem Indus- trial, Departamento Regional do Espírito Santo. - Vitória : SENAI/ES,

74p. : il. Inclui bibliografia

1. Comandos elétricos. 2. Acionamento elétrico. 3. Dispositivo de proteção. 4. Dispositivo de sinalização. 5. Diagrama de comando.
2. Motor elétrico. 7. Chave de partida. I. Título. CDU: 621. © 2009. Senai - Departamento Regional do Espírito Santo Todos os direitos reservados e protegidos pela Lei nº 9.610, de 19/02/1998. É proibida a reprodução total ou parcial desta publicação, por quaisquer meios, sem autorização prévia do Senai-ES. Senai-ES Divisão de Educação e Tecnologia - Detec Senai-ES - Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional do Espírito Santo Av. Nossa Senhora da Penha, 2053 Ed. Findes - 6º andar Cep: 29056-913 - Vitória - ES Tel: (27) 3334-5600 - Fax: (27) 3334-5772 - http://www.es.senai.br

• Comandos Elétricos

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Apresentação A busca por especialização profissional é constante. Você, assim como a maioria das pessoas que deseja agregar valor ao currículo, acredita nessa ideia. Por isso, para apoiá-lo na permanente tarefa de se manter atuali- zado, o Senai-ES apresenta este material, visando a oferecer as informa- ções de que você precisa para ser um profissional competitivo. Todo o conteúdo foi elaborado por especialistas da área e pensado a partir de critérios que levam em conta textos com linguagem leve, gráfi- cos e ilustrações que facilitam o entendimento das informações, além de uma diagramação que privilegia a apresentação agradável ao olhar. Como instituição parceira da indústria na formação de trabalhadores qua- lificados, o Senai-ES está atento às demandas do setor. A expectativa é tornar acessíveis, por meio deste material, conceitos e informações neces- sárias ao desenvolvimento dos profissionais, cada vez mais conscientes dos padrões de produtividade e qualidade exigidos pelo mercado.

• Comandos Elétricos

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Comandos Elétricos ................................................................................................................ 9 Circuitos básicos de acionamento elétrico ................................................................... 27 Diagramas ................................................................................................................................. 37 Motores elétricos e chaves de partida ............................................................................ 45 Instalações de sistemas de partida de motores elétricos ........................................ 57 Referências Bibliográficas ................................................................................................... 73 Sumário

• Comandos Elétricos

• Comandos Elétricos Esses dispositivos são fabricados a partir de metais de resistência elétrica de baixo valor, para não dificultar a passagem da corrente e de alta resis- tência mecânica para ligar e desligar. A parte de metal deve ter área de secção transversal de acordo com a cor- rente comandada. Quanto maior for a corrente que demanda comando, maiores precisam ser os contatos usados na montagem. Um fator importante em relação à pressão de contato entre as partes móveis é que os contatos maiores vão demandar pressões de contato elevadas visando obter o menor valor possível de corrente no ponto de contato. Quanto maior for a tensão na qual o contato atua, maior deve ser a sepa- ração dos contatos no momento do desligamento do circuito. Para evitar que haja desgaste no circuito por conta de arco voltaico resul- tante do processo de desligamento de processo que envolva carga indu- tiva, a velocidade de ligação ou desligamento deve ser a maior possível. Há diversos tipos de contato com trava, como o tipo alavanca apli- cado em interruptores de iluminação. Existem também os contatos de impulso, que possuem uma posição normal, garantida por uma mola e outra contrária, que se mantém somente enquanto houver impulso de atuação do contato. Estes dispositivos podem ser chamados de fechador ou abridor, de acordo com a posição em que a mola está. As chaves podem ser de dois tipos: seccionada e seletora.

Seccionadora

Este tipo de chave é responsável por promover a manobra de abertura ou de desligamento dos condutores que fazem parte de uma instalação elétrica. Esta abertura é feita para manter a instalação desligada. Seguindo uma margem de segurança, a chave seccionadora deve supor- tar a tensão e a corrente nominal da instalação. Essa situação é bastante comum em contatos elétricos, mas neste caso a margem exigida é maior. É necessário que as seccionadoras demonstrem externamente se estão desligadas ou ligadas. Este equipamento também deve ter formato que possibilita a ligação somente com os meios adequados para tal e torne impossível o aciona- mento do aparelho por choques mecânicos ou vibrações. As chaves sec- cionadores tripolares, por exemplo, precisam garantir que as três fases sejam ligadas ao mesmo tempo. As seccionadoras podem ser adequadas para atuar da seguinte forma:

• Comandos Elétricos Sob carga interruptora Neste caso, a chave é responsável pelo desligamento do circuito. Para isso, deve possuir câmara de extinção do arco voltaico, que se forma no desligamento, sua abertura e fechamento que devem ser auxiliadas por molas para elevar a velocidade das operações. Sem carga Se as chaves não possuírem carga, a passagem da corrente será interrom- pida por um outro dispositivo, como o disjuntor. Nesse caso, a chave só deverá ser aberta se o circuito já estiver sem corrente. Assim, esta pode possuir uma chave NA auxiliar que precisa desligar o disjuntor antes que a operação de abertura termine. As chaves podem ainda apresentar operação apenas local e remota, situ- ação na qual sua operação é motorizada.

Seletora

Este tipo de chave apresenta duas ou mais posições e pode desempe- nhar uma ou mais funções em um processo. A chave seletora possui um ponto de contato comum com os outros contatos. Veja na ilustração a seguir esse tipo de chaves. (a) Chave de impulso: três posições C (b) Chave trava: duas posições C NF NA Depois das chaves, você vai conhecer as botoeiras, outro dispositivo de comando. Botoeiras Este é um tipo de dispositivo que não possui retenção e que pode ser acionado manualmente. Na maioria dos casos, as botoeiras apresentam um contato aberto e outro fechado. Conforme o tipo de sinal que deve ser enviado ao comando elétrico, recebem o nome de pulsadores ou de trava. A função dos pulsadores é inverter os contatos a partir da ativação de um botão. A volta para a posição inicial é realizada pela atuação de uma mola quando o acionamento é finalizado. Apresentam um contato aberto e um fechado que podem ser ativados por um dispositivo pulsa- dor liso e voltar à posição de destino com o uso de uma mola.

• Comandos Elétricos Relé O relé apresenta normalmente uma bobina e um conjunto de contatos. Observe a figura a seguir que ilustra a parte física de um relé, além do símbolo elétrico que o representa. a M C NF NA Isolador Núcleo Terminais da bobina C^ C K NA NF NANF No momento em que a bobina recebe energia, os contatos passam a ocu- par novas posições que são mantidas enquanto a bobina for alimentada. O relé pode apresentar diversos conjuntos de contatos. Entre os princi- pais benefícios do uso do elemento é que há isolação galvânica entre os terminais da bobina e os contatos NA e NF. Veja a ilustração a seguir que demonstra mais uma vantagem do relé que é o acionamento de cargas com tensões diversas por meio da aplicação de somente um dispositivo. C (^) C K S NF NA NF NA Carga 1 (^) Carga 2 24V 127V 220V

• Comandos Elétricos Outra propriedade muito explorada nos relés é a propriedade de memó- ria por meio de circuito de autorretenção ilustrado na figura a seguir. S S V K (^) L K K No caso ilustrado acima, a chave (botoeira) (S1) ativa a bobina (K) e faz com que o contato auxiliar (K) estabeleça um novo modo de manu- tenção da bobina energizada. Assim, não há desligamento do relé no momento que a chave S1 é desativada. O contato auxiliar é comumente denominado contato de retenção ou selo. Para o desligamento, é utili- zada a chave (S2). Agora, conheça alguns tipos de relés de tempo.

De tempo

Os relés de tempo são ativados por corrente alternada. Sua aplicação ocorre em manobras que demandam temporização, em esquemas de comando, para partida, proteção e regulagem de diversos equipamen- tos. Os relés de tempo eletrônicos também podem ter aplicações em corrente contínua.

De tempo com retardo na ligação

O relé de tempo com retardo na ligação recebe este nome, pois a comu- tação dos contatos ocorre somente após um tempo, que é regulado de

• Comandos Elétricos Contator O contator é um elemento eletromagnético responsável pelo aciona- mento e o desligamento do circuito do motor. Sua aplicação é feita espe- cialmente em comandos elétricos automáticos à distância. O dispositivo possui uma bobina que, ao receber energia, desenvolve um campo mag- nético no núcleo fixo que atrai um núcleo móvel que tem a função de fechar o circuito. Com a interrupção do envio de alimentação para a bobina, o campo mag- nético passa a não existir mais, o que leva o núcleo a retornar, por meio de molas, ao seu local de destino, conforme ilustra a figura a seguir. A operação de um contator pode ser comparada a de um relé no momento em que sua bobina é energizada e os contados NF se abrem e os NA se fecham. Mola Bobina Ip Ip Ip Núcleo móvel Núcleo fixo Contato fixo Contato móvel As partes que compõem o contator são chamadas contatos. Você vai estudá-los agora.

Contatos

Um contator possui contatos principais e auxiliares. Geralmente, os prin- cipais são mais robustos e toleram valores de correntes mais elevados, de acordo com o tipo de carga que o motor precisa movimentar. Assim, quanto maior for a carga, maior deverá ser a corrente nos contatos. Os auxiliares são responsáveis pela sinalização e comandos de motores de tipos diversos. Podem ser contatos NF (normalmente fechado) e NA (normalmente aberto).

• Comandos Elétricos Confira a seguir a simbologia de contatores e a identificação dos conta- tos e da bobina. 1 2 3 4 6 5 K Bobina Contatos principais 13 21 31 14 43 (^22 32 ) K Bobina Contatos auxiliares A A A caracterização de um contator leva em consideração as seguintes ques- tões: número de contatos, tensão nominal da bobina, corrente máxima nos contatos e condições de operação que estabelecem as categorias de aplicação. Conheça, agora, o principal tipo de contador: o de impulsos elétricos.

Contator de impulsos elétricos

A função do elemento é fazer a contagem progressiva, a partir da opera- ção dos impulsos elétricos, na bobina contadora. Os impulsos são origi- nários de outros dispositivos, como relés, contatores, chaves e sensores elétricos.

• Comandos Elétricos

Fusível

O acionamento do fusível ocorre devido à abertura de um filamento que é atravessado por corrente elétrica maior que o valor da especificação. A ilustração a seguir representa um fusível tipo cartucho e seu símbolo. Há também outros tipos, como Diazed e NH, usados quando é necessária maior capacidade de corrente.

Filamento

Tubo de Vidro

Terminal

(a) Representação

FUS. 5A

(b) Simbolo elétrico

Normalmente, os fusíveis têm dimensão 20% maior que a da corrente nominal do circuito. Eles podem ser denominados de ação retardada ou rápida. O primeiro tipo é aplicado em equipamentos que apresentam corrente de partida muito maior que a nominal, como motores elétricos e cargas capacitivas. O fusível de ação rápida é aplicado quando há car- gas resistivas para proteger semicondutores, como o diodo e o tiristor em conversores estáticos de potência.

Tipo: Diazed

Usado em circuitos baixa potência

(possui porta-fusível)

Tipo: “NH”

Usado em circuitos de alta potência

(conetado por encaixe)

• Comandos Elétricos

Disjuntor termomagnético

Este dispositivo pode ser usado para proteção e, algumas vezes, como chave. A função dele é cessar a passagem de corrente, se houver sobre- carga ou curto-circuito. A ação é realizada com base no princípio da dila- tação de lâminas fabricadas a partir de metais distintos e que possuem coeficientes de dilatação diferentes. Uma pequena sobrecarga deforma o sistema sob o calor, e o circuito é desligado.

A

B

O impedimento da ocorrência de curto-circuito é feito por meio de um dis- positivo magnético, que desativa o circuito quase que instantaneamente. Os disjuntores podem ser: monopolares, bipolares e tripolares, conforme mostram as imagens. Entre os benefícios do uso dos disjuntores termomagnéticos é que eles podem ser religados e não demandam reposição. Além disso, podem também ser usados como chave de comando.

Disuntor Monopolar Disuntor Bipolar Disuntor Tripolar

Relé de sobrecarga ou térmico

O funcionamento do relé de sobrecarga também está baseado na dila- tação linear de duas lâminas metálicas com coeficientes de dilatação tér- mica diferentes e acopladas rigidamente entre si (bimetal). A dilatação ocorre, por exemplo, quando há uma falta de fase em circuito elétrico, o que provoca o aumento de corrente e, consequentemente, do calor, e a dilatação das lâminas. A deformação provocada pela dilatação aciona a abertura do contato auxiliar que, por sua vez, interrompe a passagem da corrente, desati- vando a carga do circuito. Para acioná-la novamente, é preciso solucionar a disfunção que provocou o desarme do relé térmico e, depois, acionar o botão de rearme do relé. Veja as principais partes de um relé térmico:

• Contato auxiliar (NA + NF ) de comando da bobina do contator.
• Botão de regulagem da corrente de desarme.