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Comandos Elétricos Fernando Santana COMANDOS ELÉTRICOS Fernando Santana Sumário 1) Apresentação do Autor..............................................................................................................5 2) Introdução.....................................................................................................................................6 3) Fundamentos da Eletricidade................................................................................................15 Grandezas Elétricas...................................................................................................................16 Corrente Elétrica........................................................................................................................16 Tensão Elétrica...........................................................................................................................17 Resistência Elétrica....................................................................................................................18 Circuitos Elétricos......................................................................................................................19 Circuito em Série.......................................................................................................................19 Circuito em Paralelo..................................................................................................................19 Circuito Misto.............................................................................................................................20 Exemplos de Circuitos Elétricos...............................................................................................21 4) Motores Elétricos CA.................................................................................................................31 Motores Monofásicos...............................................................................................................33 Motores Trifásicos.....................................................................................................................40 5) Componentes Elétricos............................................................................................................48 ·Botões e Chaves.......................................................................................................................50 Sinaleiros....................................................................................................................................61 Contator Elétrico........................................................................................................................75 Relé de Interface........................................................................................................................92 Temporizador..........................................................................................................................102 Relé Falta de Fase....................................................................................................................113 Disjuntor...................................................................................................................................120 Relé Térmico............................................................................................................................133 Disjuntor Motor.......................................................................................................................142 Seccionadora...........................................................................................................................152 Seccionadora Porta Fusível....................................................................................................161 Fusível Diazed..........................................................................................................................171 Transformador de Comando.................................................................................................178 Fonte CC...................................................................................................................................189 Soft-Starter...............................................................................................................................197 Sumário 6) Diagramas Elétricos para Partida de Motores CA ..........................................................205 Partida direta para motor trifásico com comando liga/desliga manual através de botões e proteção elétrica feita com fusíveis e relé térmico..........................................................206 Partida direta para motor trifásico com comando liga/desliga manual através de botões e proteção elétrica feita com disjuntor e relé térmico.......................................................209 Partida direta para motor trifásico com comando liga/desliga manual através de botões e proteção elétrica feita com disjuntor motor.....................................................................212 Partida direta para motor trifásico com comando liga/desliga manual através de botões, parada de emergência com botão tipo cogumelo e sinalização com sinaleiros luminosos................................................................................................................................216 Partida direta para motor trifásico com comando liga/desliga manual, parada de emergência e sirene/sinaleiro sonoro de partida temporizada para motor usando bloco de contatos temporizados.....................................................................................................219 Partida direta para motor trifásico com circuito de controle usando fonte retificadora para corrente contínua...........................................................................................................222 Partida direta para motor trifásico com circuito de controle usando transformador de comando para reduzir o nível de tensão.............................................................................225 Partida direta para motor trifásico com relé falta de fase para proteção do motor contra falta de fase..............................................................................................................................228 Partida direta para dois motores trifásicos de forma simultânea....................................232 Partida direta para dois motores trifásicos de forma sequenciada.................................235 Partida direta de dois motores trifásicos com seleção única............................................238 Partida direta para motor trifásico com reversão...............................................................241 Partida estrela-triângulo para motor trifásico.....................................................................244 Partida direta para motor monofásico.................................................................................247 7) Agradecimentos......................................................................................................................250 Para falar de mim, preciso primeiro contar um pouco da história de meu pai. Meu pai é eletricista há mais de 30 anos, sempre trabalhou com manutenção elétrica e conserto de aparelhos eletroeletrônicos como TVs, rádios, liquidificadores, secadores de cabelo, máquinas de lavar, etc., então desde de criança eu vivenciava diversas experiências que me despertaram a curiosidade de entender como aqueles circuitos e aparelhos funcionavam. Durante o início da minha adolescência comecei a acompanhar mais vezes meu pai em obras pela cidade, na qual pude vivenciar mais as atividades envolvidas com eletricidade. Aos meus 17 anos descobri que haviam algumas empresas da região que ofereciam curso de elétrica de forma gratuita. Não pensei duas vezes e me inscrevi. Participei de uma seleção com prova, passei e participei de todo o processo. Quando comecei o curso eu senti que era aquilo quede Força Contator Auxiliar 87 Contatos de Força Simbologia do Contator de Força Contatos Auxiliares Bobina Simbologia Literal Aplicação em Diagrama Elétrico Circuito de Força Circuito de Controle 88 Contatos de Força Bobina Contatos Auxiliares Contatos Auxiliares Simbologia do Contator Auxiliar Bobina Simbologia Literal Aplicação em Diagrama Elétrico Circuito de Controle 89 Bobina Bobina Sinaleiro Luminoso Chave Seletora Contator Auxiliar K1 Contator Auxiliar K1 Testes É importante realizar o teste de continuidade com o multímetro nos contatores da mesma forma que é feito o teste nos botões e chaves. Para os contatores elétricos o teste será realizado nos contatos de força, contatos auxiliares e bobina. Primeiro passo é ligar o multímetro, colocar na escala de continuidade e testar as pontas de provas. Em seguida conecta-se as pontas de provas nas conexões do que se deseja verificar. Na sequência iremos testar os contatos e bobina da seguinte forma. Primeiro testamos a bobina conectando as pontas de prova no A1 e A2. Se existir continuidade então a bobina está normal, mas se não der continuidade então ela pode estar com problema. Na sequência testamos os contatos abertos e fechados. Ao conectar as pontas de provas nos contatos fechados deve dar continuidade no multímetro e quando conectar nos contatos abertos não pode dar continuidade. Para validar o teste deve-se pressionar o contator no indicador de ligado/desligado de forma que você force o núcleo móvel para próximo do fixo. Assim os contatos comutarão e você saberá se houve a inversão do estado dos contatos. O teste deve ser feito com o contator elétrico totalmente desenergizado para não danificar o multímetro. Este teste é válido para os contatores de força e auxiliares. Aperte 90 Contator de Força Multímetro Pontas de Prova Bloco de Contatos Bloco de Contatos Auxiliares 91 Existem aplicações que os contatos auxiliares de um contator não são suficientes para criar os Comandos Elétricos, então são usados blocos de contatos auxiliares. Os blocos de contatos auxiliares são componentes usados para fornecer contatos adicionais aos contatores de força e em alguns casos ao contatores auxiliares também. Esses contatos podem ser normalmente abertos (NA) ou normalmente fechados (NF) e são usados para realizar funções de controle, intertravamento, monitoramento, segurança ou sinalização. Existem quatro tipos de blocos, sendo com 2 contatos auxiliares ou com 4 contatos auxiliares ou com 2 contatos temporizados na conexão ou com 2 contatos temporizados na desconexão. Aplicação Veja abaixo um exemplo de aplicação em contator de força: Bloco com 2 contatos 1 NA + 1 NF ou 2 NA ou 2 NF Bloco com 4 contatos 2 NA + 2 NF ou 4 NA ou 4 NF Bloco com 2 contatos temporizados na desconexão 1 NA + 1 NF Contator de Força Bloco com 2 contatos temporizados na conexão 1 NA + 1 NF Relé de Interface 92 Um relé de interface, também conhecido como relé de acoplamento ou relé acoplador, é um dispositivo eletromecânico ou eletrônico usado para isolar e intertravar circuitos elétricos de controle. Sua função principal é atuar como intermediário entre componentes com diferentes níveis de tensão, permitindo que um sinal tensão intertrave com um sinal mais alto. Por exemplo, 24Vcc com 220Vca. Relés de interface são amplamente utilizados em automação industrial, sistemas de controle, automóveis, eletrodomésticos, e muitos outros campos onde a separação de circuitos de controle e potência é necessária. Exemplo Deseja-se usar dois sensores indutivos de proximidade para limitar o fim do curso de um equipamento elétrico que tem como motriz um motor elétrico, então utiliza-se os relés de interface para ser o relé intermediário, na qual cada sensor é ligado na série da bobina do relé e os contatos auxiliares do relé são ligados na série da bobina de um contator de força que liga então o motor para movimentar o equipamento. Desta forma você conseguirá usar os sensores como fim de curso. Veja a seguir alguns modelos de relés de interface: O que é? Relé de Interface Fabricante Schneider Relé de Interface Fabricante Finder 93 Relé de Interface Fabricante Metaltex Vamos conhecer abaixo o funcionamento do relé de interface. Em teoria é bem parecido com o de um contator elétrico, mas existem alguns itens que são cruciais nas diferenças entre eles. Veja a seguir: 1) Entrada de Sinal de Controle: O relé de interface recebe um sinal de controle de baixa tensão proveniente de um sensor ou outros dispositivos de controle, normalmente do campo. Esse sinal elétrico pode ser em corrente contínua ou alternada e varia tipicamente entre 5V a 24V, dependendo do sistema de controle. Mas já existem relés em 110V e 220V. 2) Bobina do Relé: A entrada de sinal energiza a bobina do relé, criando um campo magnético. O campo magnético gerado pela bobina atrai um núcleo móvel dentro do relé, alterando a posição dos contatos do relé. 3) Ação dos Contatos: A mudança na posição dos contatos permite que um circuito de tensão maior seja acionado. Os contatos podem ser normalmente abertos (NA), que fecham quando o relé é ativado, ou normalmente fechados (NF), que abrem quando o relé é ativado. Através dos contatos, o relé pode controlar cargas como motores, lâmpadas, solenoides, e outros dispositivos que requerem maior tensão. 4) Isolamento Galvânico: Uma das principais funções do relé de interface acoplador é fornecer isolamento galvânico entre o circuito de controle e o circuito de carga. Isso protege o circuito de controle de interferências elétricas, sobretensões, e outros distúrbios provenientes do circuito de carga. Funcionamento 94 Conhecer cada detalhe de um relé de interface é importante na hora da montagem, instalação, ligação e principalmente na manutenção, ainda mais quando falamos de corretiva. Veremos a seguir as características dois relés de interface, sendo um maior e um slim (mais fino). Características 95 Base de Fixação Base de Fixação Saída Contatos Auxiliares Entrada da Bobina (A1 e A2) Entrada da Bobina (A1 e A2) Entrada da Bobina (A1 e A2) Relé Saída Contatos Auxiliares Saída Contatos Auxiliares Relé Relé O relé de interface slim é mais interessante, porque ele normalmente ocupa menos espaço em um painel elétrico comparado ao relé de interface normal. Vejamos a seguir algumas características deste relé. 96 Base de Fixação Entrada da Bobina (A1 e A2) Saída Contatos Auxiliares Trava do Relé Conjunto de Relés de Interface Slim Nota: Não se apegue visualmente aos modelos apresentados acima, porque existem diversos modelos diferentes e para diversas aplicações diferentes, porém o racional de funcionamento e características eles são bem parecidos. Relé ad Parafuso de Fixação do Trilho Instalação O relé de interface é normalmente instalado em um painel elétrico através do uso de um trilho. Este trilho é fixado por parafusos no chassi do painel elétrico. A fixação e remoção do relé de interface é bem simples, porque nele existe um encaixe fabricado para fixação em trilho e isto facilita muito na instalação. Veja a seguir um exemplo da instalação do relé de interface em um chassi de painel elétrico. Chassi do Painel Elétrico Canaletas Trilho Parafuso de Fixação do Trilho Relé de Interface Normal A posição do relé de interface dentro do painel elétrico depende muito da necessidade, mas não existe uma regra. Normalmente ele é colocado no trilho próximo a outros componentes do comando elétrico, por exemplo, contator auxiliar, contator de força, disjuntores, etc. 97 Relés de Interface Slim Ligação A ligação dos relés de interface inicia-se pela bobina (A1 e A2), porque ela determina quando o relé de interface irá ligar ou desligar. Na sequência ligamos os cabos nos contatos auxiliares conforme deseja-se usar. Cada modelo de relé de interface tem mais ou menos contatos auxiliares, mas sempre existem pelomenos um contato normalmente aberto (NA) e contato normalmente fechado (NF). E na maioria dos modelos os dois contatos tem uma conexão em comum. L N Cabos Elétricos No exemplo acima utilizei um sensor indutivo de proximidade para ligar o relé de interface 220Vca. E o relé de interface ligar o contator de força 220Vca. A ideia que quis passar é que o relé de interface funciona tal como qualquer outro relé e faz o intertravamento assim como os contatores. Ele é normalmente utilizado para intertravar sinal de campo com o comando. No caso o sensor indutivo que vem do campo. 98 Sensor Indutivo Proximidade Contator de Força Relé de Interface Aplicação em Painel Elétrico 99 Relé de Interface Relé de Interface Painel Elétrico 2 Painel Elétrico 1 Relé de Interface 76 Contatos Auxiliares Simbologia do Relé de Interface Aplicação em Diagrama Elétrico Bobina Simbologia Literal Contatos Auxiliares Contatos Auxiliares No exemplo acima utilizei um relé de interface com bobina em corrente contínua, porque é bem comum encontrar em painéis elétricos deste modelo. Só é necessário usar uma fonte CC para alimentar ele. 100 Quando adquirimos um relé de interface novo ou queremos saber se ele está funcionando é importante realizar o teste de funcionamento. Este tipo de componente é mais adequado realizar o teste aplicando tensão elétrica na bobina e medindo os contatos auxiliares com um multímetro na escala de continuidade. Exemplo: Você quer saber se um relé de interface de 24Vcc irá funcionar quando receber tensão, então você deverá ligá-lo à uma fonte de 24Vcc em série com um botão de pulso. Após pressionar o botão a bobina será energizada, então você deverá medir continuidade com o multÍmetro nos contatos auxiliares para validar se houve a comutação. Alguns relés tem um LED de sinalização de quando a bobina está energizada, mas é importante validar os contatos auxiliares. Testes 101 N F + - Botão de Pulso p/ Ligar Fonte 24Vcc 110Vca Relé de Interface Multímetro Pontas de Prova Temporizador 102 Um temporizador é um dispositivo elétrico que é usado para controlar a temporização de eventos em um sistema elétrico. Ele opera como um interruptor controlado por tempo, ativando ou desativando um circuito elétrico após um intervalo de tempo predefinido. Este intervalo de tempo pode ser ajustado de acordo com as necessidades da aplicação específica. O temporizador é utilizado em uma variedade de aplicações, tais como sistemas de automação industrial, sistemas de controle de iluminação, controle de motores, sistemas de segurança e muito mais. Ele é projetado para fornecer temporização precisa e confiável, ajudando a automatizar processos e melhorar a eficiência de sistemas elétricos. Exemplo Deseja-se que dois motores liguem de forma sequenciada com um determinado tempo de diferença na partida. Para esta função nós podemos utilizar um circuito com apenas um de comando liga e um temporizador para atrasar a partida do segundo motor em relação a partida do primeiro. Veja a seguir alguns modelos de temporizadores: O que é? Temporizador do Fabricante COEL Temporizador do Fabricante ALTRONIC Temporizador do Fabricante CLIP 103 Existem diferentes tipos de temporizadores, incluindo temporizadores eletrônicos e temporizadores eletromecânicos. Os temporizadores eletrônicos geralmente oferecem maior precisão e flexibilidade na programação do tempo, enquanto os temporizadores eletromecânicos são mais robustos e podem ser mais adequados para ambientes adversos. Além disso, os temporizadores podemos ser também classificados quanto ao tipo de funcionamento. Os dois principais tipos de funcionamento são o temporizador com atraso na energização (ON Delay) e o temporizador com atraso na desenergização (OFF Delay). Ambos são quase que idênticos na forma construtiva, mas seu funcionamento interno é diferente e por isso eles tem aplicações totalmente diferentes. Tipos Temporizador On Delay: O funcionamento do temporizador on delay é bem parecido com o funcionamento de um contator elétrico, mas ao energizar a bobina (A1 com A2) iniciará a contagem de tempo. Após finalizar a contagem de tempo que foi programado, então ocorre a comutação dos contatos auxiliares. O contato que é normalmente aberto irá se fechar e o contato que é normalmente fechado irá se abrir. Em caso de a bobina ser desenergizada antes de finalizar a contagem do tempo então não ocorrerá a comutação dos contatos auxiliares. Exemplo: Um transportador de correia só poderá ser ligado após a sirene tocar, então para isso podemos utilizar um temporizador que receberá o comando de liga, então o contato fechado irá ligar a sirene. Após a contagem de tempo ele irá comutar os contatos, então o contato fechado abre-se e desliga a sirene. E o contato aberto fecha-se e liga-se o contator que irá ligar o motor do transportador. Temporizador Off Delay: O temporizador off delay funciona de forma semelhante ao on delay, porém ele começará a contar tempo após a desenergização da bobina, ou seja, retira- se a tensão da bobina e ele começar a contar tempo. Após a contagem de tempo ocorrerá a comutação dos contatos auxiliares. Exemplo: Um portão de um prédio não pode ficar aberto para a segurança dos moradores, então foi instalado um sensor que irá tocar uma sirene toda vez que o portão estiver aberto. Para o circuito funcionar foi criado a seguinte lógica: ao dar comando de fechar, o motor do portão irá ligar, então será ligado um temporizador junto dele. Após o portão fechar deve-se então desligar o motor e o sensor indicará portão fechado. Este sensor terá um contato auxiliar em série com o contato fechado do temporizador. Caso não seja identificado que o portão está fechado então o temporizador irá contar o tempo, comutar os contatos e irá ligar uma sirene sonora de aviso para alerta que o portão ficou aberto para o porteiro. Caso o sensor detecte que o portão está fechado, então a sirene não será tocada. Funcionamento 84 Entrada das Conexões Conhecer as características do temporizador on delay é importante para entender o funcionamento, fazer a instalação em painel elétrico e o esquema de ligação para que ele funcione de forma adequada ao que se deseja. Características Ponteiro de Ajuste de Tempo Carcaça Isolante Entrada das Conexões Fixação no Trilho Fixação no Trilho Trava para Engate Rápido 105 Conexão da Bobina (A2) Conexão da Bobina (A1) Conexões dos Contatos Temporizados (15, 25 e 26) Conexões dos Contatos Temporizados (16, 18 e 28) Fabricante Simbologia Ponteiro de Ajuste de Tempo Indicador de Bobina Energizada Conexão da Bobina (A1 e A2): É onde será conectado os cabos elétricos para trazer a alimentação da bobina, a fim de ligar/desligar o temporizador. Fabricante: Responsável pelo projeto e construção do temporizador. Cada fabricante cria os temporizadores com algumas características diferentes, mas a forma geral é padronizada. Simbologia: A simbologia pode variar de um modelo de temporizador para outro, porque alguns modelos tem dois conjuntos de contatos auxiliares enquanto outros tem apenas um, sendo que o número 15 e 25 recebe a fonte de tensão, ou seja, é o comum. Os números 15 com 16, 25 com 26 são contatos fechados, enquanto o 15 com 18 e 25 com 28 são contatos abertos. Indicador de Bobina Energizada: Acende toda vez que a bobina está energizada. Ponteiro de Ajuste de Tempo: É o ponteiro para realizar a programação do tempo desejado de temporização. Existem modelos de temporizadores que vão de 0 a 30 segundos, mas também existem outros modelos que contam acima de 1 hora ou mais. Carcaça Isolante: É feita de material isolante para evitar o risco de choque elétrico direto caso exista a interação humana com o componente elétrico energizado. Ela também é responsável por comportar os componentes internos do temporizador e os protege-los. Fixação do Trilho: É o local onde é fixado o temporizador no trilho em um painel elétrico. Trava de Engate Rápido: Ela é responsável por mantertravado o temporizador no trilho, a fim dele não se soltar com facilidade, porque existem diversos painéis elétricos instalados em locais com vibração. Nota: Para identificar o tipo de funcionamento On Delay ou Off Delay deve-se verificar o data sheet, ou seja, as informações do fabricante que ficam escritas na caixa ou na lateral do componente. Pode também ser feito o check através de um teste, na qual energiza-se a bobina e verifica-se a comutação dos contatos utilizando um multímetro na escala de continuidade. 106 Instalação O temporizador é normalmente instalado em um painel elétrico através do uso de um trilho. Este trilho é fixado por parafusos no chassi do painel elétrico. A fixação e remoção do temporizador é bem simples, porque nele existe um engate rápido fabricado para fixação em trilho e isto facilita muito na instalação. Veja a seguir um exemplo da instalação do temporizador em um chassi de painel elétrico. ad Chassi do Painel Elétrico Canaletas Trilho Parafuso de Fixação do Trilho Parafuso de Fixação do Trilho Temporizador A posição do temporizador dentro do painel elétrico depende muito da necessidade, mas não existe uma regra. Normalmente ele é colocado no trilho próximo a outros componentes do comando elétrico, por exemplo, contator auxiliar, relé de interface, contator de força, etc. 107 Temporizador Contator Auxliar Ligação A ligação dos temporizadores inicia-se pela bobina (A1 e A2), porque ela determina quando o temporizador irá ligar ou desligar. Na sequência ligamos os cabos nos contatos auxiliares conforme deseja-se usar. Contatos NF = 15 com 16 ou 25 com 26 Contatos NA = 15 com 18 ou 25 com 28 L N Chave Seletora Cabos/Fios Elétricos No exemplo acima utilizei um temporizador para ligar um contator auxiliar após um determinado tempo. Essa aplicação pode parecer bem simples, mas é bem eficiente em diversos casos. E lembrando, isso é apenas um exemplo de aplicação. A ideia é você entender como deve-se ligar o temporizador. 108 Aplicação em Painel Elétrico Painel Elétrico 1 Painel Elétrico 2 Temporizador Temporizador 109 Contatos Auxiliares Simbologia do Temporizador On Delay Aplicação em Diagrama Elétrico Bobina Simbologia Literal Circuito de Controle 110 Bobina Contato Auxiliar Simbologia do Temporizador Off Delay Aplicação em Diagrama Elétrico Circuito de Controle Contatos Auxiliares Bobina Simbologia Literal 111 Bobina Contato Auxiliar Quando adquirimos um relé temporizador novo ou queremos saber se ele está funcionando é importante realizar o teste de funcionamento. Este tipo de componente é mais adequado realizar o teste aplicando tensão elétrica na bobina e medindo os contatos auxiliares com um multímetro na escala de continuidade. Exemplo: Você quer saber se um relé temporizador de 220Vca irá funcionar quando receber tensão, então você deverá ligá-lo à uma fonte de 220Vca em série com uma chave seleora. Após girar a chave seletora a bobina será energizada, então você deverá medir continuidade com o multímetro nos contatos auxiliares para validar se houve a comutação. Importante também verificar se o tempo ajustado condiz com a realidade. Por exemplo, se foi ajustado para 30 segundos, então o temporizador deve contar os 30 segundos. Se o tempo real for diferente do ajustado, então é indicado não o utilizar. Pontas de Prova Testes 112 Temporizador Multímetro 220Vca Gire Relé Falta de Fase 113 Um relé de falta de fase é um dispositivo de proteção usado em sistemas elétricos para detectar a ausência de uma das fases do sistema trifásico. Ele monitora as fases e ativa um alarme ou desliga o sistema se uma falta de fase for detectada. Isso é importante porque a operação de equipamentos elétricos trifásicos sem uma das fases pode causar danos ao equipamento e até mesmo representar riscos de segurança. O relé de falta de fase ajuda a evitar esses problemas ao detectar a falta de fase e tomar as medidas apropriadas para proteger o sistema. Exemplo Deseja-se que os motores elétricos de uma serralheria sejam desligados toda vez que falta uma das fases, porque se algum motor operar com duas existirá o risco de queima do motor. Neste caso podemos utilizar o relé falta de fase para proteger os motores contra a falta de fase. O relé falta de fase funciona muito com o uso dos contatores elétricos. Veja a seguir alguns modelos de relés falta de fase: O que é? Temporizador do Fabricante DIGI Temporizador do Fabricante ALTRONIC Temporizador do Fabricante CLIP 114 Existem diferentes tipos de relés de falta de fase, cada um com suas características específicas. Alguns dos tipos comuns incluem: Relé de Subtensão: Este tipo de relé monitora a tensão em uma das fases e atua se a tensão cair abaixo de um limite definido, indicando uma possível falta de fase. Relé de Sobretensão: Similar ao relé de subtensão, este relé monitora a tensão em uma das fases e atua se a tensão aumentar acima de um limite definido, o que também pode indicar uma falta de fase. Existem alguns modelos que fazem as duas funções em apenas um relé falta de fase. Tipos No relé falta de fase existem três conexões para receber as três fases (R, S e T) e também existem as conexões dos contatos auxiliares, sendo uma conexão do cabo comum e outras duas conexões, sendo uma para contato fechado e uma para aberto. Toda vez que o relé falta de fase detecta que existe uma fase faltando então ele comuta os contatos auxiliares, ou seja, o contato normalmente aberto fecha-se e o contato normalmente fechado abre-se. Funcionamento Características Conhecer as características do relé falta de fase é importante para entender o funcionamento, fazer a instalação em painel elétrico e o esquema de ligação para que ele funcione de forma adequada ao que se deseja. Contatos Auxiliares Alimentação Três Fases Fabricante Modelo Simbologia Indicador Ligado Ponteiro Ajuste da Variação da Tensão 115 ad Parafuso de Fixação do Trilho Instalação O relé falta de fase é normalmente instalado em um painel elétrico através do uso de um trilho. Este trilho é fixado por parafusos no chassi do painel elétrico. A fixação e remoção do relé falta de fase é bem simples, porque nele existe um encaixe rápido fabricado para fixação em trilho e isto facilita muito na instalação. Veja a seguir um exemplo da instalação do relé falta de fase em um chassi de painel elétrico. Chassi do Painel Elétrico Canaletas Trilho Parafuso de Fixação do Trilho Relé Falta de Fase A posição do relé falta de fase dentro do painel elétrico depende muito da necessidade, mas não existe uma regra. Normalmente ele é colocado no trilho próximo a outros componentes do comando elétrico, por exemplo, contator auxiliar, relé de interface, contator de força, etc. 116 Motor Elétrico Ligação A ligação do relé falta de fase inicia-se conexões das fases R, S e T, porque elas determinam quando o relé falta de fase irá ligar ou desligar. Na sequência ligamos os cabos nos contatos auxiliares conforme deseja-se usar. Contatos NF = 11 com 12 Contatos NA = 11 com 14 No exemplo acima utilizei relé falta de fase em série com a bobina do contator de força, porque toda vez que o relé de falta de fase detectar uma falta de fase, então ele irá abrir o contato auxiliar e então desligar o contator. Por consequência irá proteger o motor elétrico contra uma falta de fase. Outros Componentes do Circuito de Comando Contator de ForçaRelé Falta de Fase R S T 117 Aplicação em Painel Elétrico Painel Elétrico 1 Painel Elétrico 2 Relé Falta de Fase Relé Falta de Fase 118 Conexão das Fases Simbologia Aplicação em Diagrama Elétrico Contatos Auxiliares Simbologia Literal Circuito de Força Circuito de Controle 119 Contato Auxiliar Conexão das Fases Disjuntor 120 O disjuntor é um dispositivo elétrico para proteção do circuito elétrico quetem como principal função interromper de forma automática a corrente elétrica nos condutores toda vez que ocorre uma sobrecorrente, ou seja, uma corrente elétrica acima da capacidade que os condutores podem suportam sem danos físicos. A sobrecorrente pode acontecer por duas causas: sobrecarga ou curto-circuito. Para proteger contra estas duas causas o disjuntor é composto por dois disparadores, sendo um disparador térmico que detecta as sobrecargas e um disparador magnético que detecta os curtos-circuitos. Exemplo Imagine que você precise criar uma área na sua casa, por exemplo, uma área de churrasco. Será necessário que coloque uma instalação elétrica para iluminação e tomadas elétricas, então você irá aumentar o consumo de energia elétrica e poderá sobrecarregar a rede da sua casa, caso ela esteja mal dimensionada. O disjuntor detectar as sobrecargas do circuito e desenergiza para evitar problemas como sobreaquecimento dos condutores. Neste caso é interessante que tenha disjuntores para cada circuito da casa e um geral, afim de proteger a instalação contra os curtos e sobrecargas. Veja a seguir alguns modelos de disjuntores: O que é? Disjuntor Monopolar do Fabricante SCHNEIDER Disjuntor Bipolar do Fabricante ELITEK Disjuntor Tripolar do Fabricante WEG 121 Tipos quanto aos polos Os disjuntores podem ser classificados em tipos quanto ao número de polos, ou seja, em quantas fases eles podem proteger de forma simultânea. É importante conhecer esse detalhe, porque ele define a forma correta de proteção dos circuitos. TripolarBipolarUnipolar Monopolar (1P): Protege apenas uma das fases do circuito. Bipolar (2P): Protege duas fases do circuito. É comumente usado em circuitos que exigem proteção em duas fases, como em aplicações de 240 volts. Tripolar (3P): Protege três fases do circuito. É usado em circuitos trifásicos para proteção completa. Tipos quanto as curvas de proteção Os disjuntores podem também ser classificados quanto ao tipo de curva de proteção, ou seja, o tempo necessário para desenergizar um circuito em relação a corrente elétrica do circuito. A norma que regulamenta as curvas características dos disjuntores é a ABNT NBR NM 60898. Temos basicamente três tipos de curvas: Tipo B, Tipo C, Tipo D. Essas curvas definem o tipo de carga elétrica a se proteger e o tempo de atuação. 122 Curvas de Proteção Tipo B: a corrente instantânea suportada será de 3 a 5 vezes a corrente nominal, logo, se tivermos um disjuntor de 10A, ele irá suportar uma corrente instantânea de no máximo 50A. Este disjuntor é utilizado para realizar a proteção de cargas resistivas como os chuveiros elétricos, aquecedores, proteção de tomadas de uso geral e assim por diante. Tipo C: a corrente instantânea suportada será de 5 a 10 vezes a corrente nominal da carga, logo, se tivermos um disjuntor de 10A ele irá suportar uma corrente instantânea de no máximo 100A. Estes disjuntores serão utilizados em proteção de cargas indutivas que exijam correntes de partidas “medianas”. É o caso de motores, compressores, ar condicionado, motor de bomba de piscina, reatores de lâmpadas fluorescentes bombas de poço artesiano e cargas indutivas similares. Tipo D: a corrente instantânea suportada será de 10 a 20 vezes a corrente nominal, logo, se tivermos um disjuntor de 10A ele irá suportar uma corrente instantânea de no máximo 200A de corrente instantânea. Estes disjuntores serão utilizados por sua vez na proteção de grandes cargas indutivas como motores de grande porte, transformadores mais robustos, motores síncronos de carga pesada, um exemplo são as máquinas de solda. B40 C40 D40 Curva B Curva C Curva D 123 É importante entender que a corrente instantânea determina qual a capacidade que o disjuntor suporta ao ligar os equipamentos elétricos, porque é comum picos de corrente elétrica. Um exemplo comum é a energização de um motor elétrico em partida direta. A corrente instantânea chega até 8x a corrente nominal. Se utilizar um disjuntor curva tipo B poderá ocorrer o desarme do mesmo na partida do motor, sendo que não há nenhum problema na instalação. Por isso é importante utilizar o disjuntor correto para o equipamento correto. No desenvolvimento dos circuitos para os Comandos Elétricos é comum o uso de mini disjuntores. De acordo com a NBR NM 60898 e NBR IEC 60947-2 os mini disjuntores devem atender aos limites de capacidade de corrente nominal (In) estabelecido pelas normas, sendo: 2, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 70, 80, 100 e 125A. 124 Funcionamento O disjuntor é um dispositivo de proteção elétrica que funciona como um interruptor automático, projetado para interromper o circuito elétrico em situações de sobrecarga ou curto-circuito, evitando danos aos equipamentos elétricos e protegendo contra incêndios. O funcionamento básico de um disjuntor ocorre da seguinte maneira: Detecção de Sobrecarga ou Curto-Circuito: Sensores internos do disjuntor detectam uma corrente elétrica anormalmente alta, indicando uma sobrecarga ou curto-circuito no circuito. Acionamento do Mecanismo de Disparo: Quando a corrente excede o limite seguro, o mecanismo de disparo do disjuntor é ativado. Interrupção do Circuito: O mecanismo de disparo interrompe imediatamente o circuito elétrico, cortando o fluxo de corrente e evitando danos aos equipamentos e riscos de incêndio. Restauração Manual: Os disjuntores possuem uma opção de restauração manual, onde é necessário rearmar o dispositivo após o disparo. Características Conhecer as características do disjuntor é importante para entender o funcionamento, fazer a instalação em painel elétrico e o esquema de ligação para que ele funcione de forma adequada ao que se deseja. Conexão de Entrada da Alimentação Conexão de Saída da Alimentação Carcaça Isolante Alavanca de Manobra Fabricante Tensão Nominal (230/400V~) Frequência Nominal (50/60Hz) Corrente de Interrupção de Curto-Circuito Curva de Proteção Corrente Nominal (C20) 125 Alavanva de Manobra Borne de Entrada Borne de Saída Mecanismo de Conexão e Desconexão Disparador Térmico Contato Móvel Contato Fixo Câmara de Extinção Disparador Magnético Carcaça Características Construtivas do Disjuntor Conhecer as características construtivas de um disjuntor é essencial para todo profissional que trabalha com eletricidade, porque alguns problemas podem estar relacionados a elas. Carcaça - Tem a finalidade de armazenar e proteger todos os componentes internos do disjuntor. Ela é feita de material resistente e isolante para evitar choques elétricos e fugas de corrente. Mecanismo de Conexão e Desconexão - Responsável por abrir/fechar o disjuntor afim de proteger toda a instalação elétrica. Alavanca de Manobra - Ela tem duas funções, a primeira é sinalizar quando o disjuntor desarmou por falha e a segunda é ligar/desligar de forma mecânica o disjuntor. Borne de Entrada - Usado para conectar o cabo de alimentação do circuito que se deseja alimentar. Disparador Térmico - É uma lâmina bimetálica que dilata por aquecimento e atua o mecanismo de desconexão para abrir o contato móvel toda vez que ocorre uma sobrecarga. Disparador Magnético - É uma bobina eletromagnética que atua o mecanismo de desconexão para abrir o contato móvel toda vez que ocorre um curto-circuito. Contato Fixo e Móvel - São responsáveis por abrir/fechar o circuito na qual o disjuntor protege. Eles operam junto com o mecanismo de conexão/desconexão. Câmara de Extinção - Responsável por extinguir o arco-elétrico toda vez que ocorre a atuação da proteção. Borne de Saída - Usado para conectar o cabo de saída do circuito que se deseja alimentar. 126 ad Parafuso de Fixação do Trilho Instalação O disjuntor é normalmente instalado em um painel elétrico através do uso de um trilho. Este trilho é fixado por parafusos no chassi do painel elétrico. A fixação e remoção do relé falta de fase é bem simples, porque nele existe um encaixe rápido fabricado para fixação em trilho e isto facilita muito na instalação. Veja a seguir um exemplo da instalaçãodo disjuntor em um chassi de painel elétrico. Chassi do Painel Elétrico Canaletas Trilho Parafuso de Fixação do Trilho Disjuntor A posição do disjuntor dentro do painel elétrico depende muito da necessidade, mas não existe uma regra. Normalmente ele é colocado no trilho próximo a outros componentes do comando elétrico, por exemplo, contator auxiliar, relé de interface, contator de força, etc. 127 F1 F2F1 F1 F2 F3 Carga Carga Carga Ligação Os disjuntores devem sempre ser ligados em série com a fonte de alimentação (F1, F2 ou F3) e antes da carga. Dessa forma toda vez que ocorrer uma sobrecorrente no circuito ele irá detectar e desenergizar a carga para proteção de toda instalação. F1 N Lâmpada Disjuntor Monopolar Disjuntor Monopolar Disjuntor Bipolar Disjuntor Tripolar Cabo 128 Exemplo de Ligação Aplicação em Painel Elétrico Disjuntor Bipolar Disjuntor Tripolar Disjuntor Bipolar Painel Elétrico 1 Painel Elétrico 2 129 Aplicação em Painel Elétrico Painel Elétrico 3 Painel Elétrico 4 Disjuntor Tripolar Disjuntor Bipolar 130 Aplicação em Diagrama Elétrico Circuito de Força Circuito de Controle Simbologia TripolarBipolarUnipolar Simbologia Literal 131 Disjuntor Tripolar Disjuntor Bipolar Teste em Disjuntor (verificação de continuidade por polo) Teste em Disjuntor (verificação de curto entre polos) Conecte as pontas de provas nas conexões de entrada e de saída de cada polo do disjuntor. Com a alavanca em OFF não deve acontecer continuidade, porque o contato está aberto. Ao movimentar a alavanca para ON, então o contato é fechado e deve dar continuidade. Caso aconteça algo diferente disto então existe um problema no componente. Conecte as pontas de provas nas conexões de dois polos diferentes. Se não der continuidade é porque está não existe curto entre os polos, mas se der continuidade é porque existe um curto entre os polos. Caso isso aconteça eu recomendo descartar o disjuntor, porque ele está danificado. Movimente para cima 132 Relé Térmico 133 O relé térmico, também conhecido como relé de sobrecarga, é um dispositivo de proteção usado em sistemas elétricos para proteger motores elétricos contra sobrecargas. Ele é projetado para monitorar a corrente elétrica que flui para um motor e desligar automaticamente o motor caso a corrente ultrapasse um determinado limite por um período prolongado. O maior inimigo do motor elétrico é o sobreaquecimento que é gerado pelo calor do próprio motor. Este sobreaquecimento normalmente acontece devido uma necessidade de maior corrente para manter o motor funcionando, porém isso é prejudicial, então é possível aplicar o relé térmico para proteção. Podemos aplica-lo de forma simples com o apoio de um contator elétrico. Ele irá atuar toda vez que o motor receber uma corrente maior que a nominal, pois o relé térmico estará supervisionando. O que é? Características Conhecer as características de um relé térmico é essencial para todo profissional que trabalha com eletricidade, porque alguns problemas podem estar relacionados a elas. Terminais de Entrada Terminais de Saída Contato Auxiliar NF 95 com 96Contato Auxiliar NA 97 com 98 Botão de Reset/Rearme Botão Stop Ajuste de Corrente Nominal Indicador de Atuação Botão de Rearme Manual (H) ou Automático (A) Botão de Teste 134 Terminais de Entrada: É por onde entra a alimentação que logo após passar pelo contator entra no relé térmico. Terminais de Saída: Onde é conectado a saída de alimentação para o motor elétrico. Contato Auxiliar NA (97 com 98): Usado para intertravamento de circuito, segurança ou sinalização. Toda vez que o relé térmico for atuado então ele muda de estado e fecha-se. Contato Auxiliar NF (95 com 96): Usado para intertravamento de circuito, segurança ou sinalização. Toda vez que o relé térmico for atuado então ele muda de estado e abre-se. Indicador de Atuação: Toda vez que aparece a letra T significa que o relé térmico atuou por sobrecarga. Após o rearme a letra T some. Botão de Teste: Esse botão verifica o bom funcionamento do relé antes mesmo de alimentar o circuito. Ao pressionar esse botão, o contato normalmente fechado (NF) se abre e o contato normalmente aberto (NA) se fecha. Dessa forma verificamos se o circuito estará protegido ou não em caso de sobrecarga. Ajuste de Corrente Nominal: Com uma chave de fenda fina é possível regular o relé de acordo com a corrente da carga (motor) que será protegida, conforme o dimensionamento. Botão Reset/Rearme: Esse botão é utilizado quando o relé térmico está configurado para trabalhar no rearme manual, quando houver uma falha, será necessário apertar o botão reset/rearme para permitir que o relé térmico volte a funcionar. Botão Stop: Esse botão está diretamente ligado ao contato normalmente fechado (NF) do relé térmico, o contato 95 e 96. Ao pressionar esse botão stop, o contato 95 e 96 se abrirá desligando o circuito. Botão de Rearme Manual (H) ou Automático (A): Na posição manual (H), o relé desarmará, desligando o circuito e só rearmará novamente, caso o operador pressione o botão de reset/rearme para liberar o circuito. Na posição automático (A), o relé desarmará, desligando o circuito e rearmará sozinho após as lâminas esfriarem, liberando o circuito automaticamente. 136 Funcionamento O relé térmico tem seu funcionamento baseado na ação do efeito térmico provocado por uma corrente elétrica. O relé térmico é constituído basicamente de um elemento bimetálico, ou seja, uma lâmina formada por dois metais diferentes, normalmente ferro e níquel. Esses metais têm coeficiente de dilatação diferentes, formando um termopar. Quando essa lâmina é submetida a uma elevação de temperatura, como os metais têm diferentes coeficientes de dilatação, um dos metais terá uma maior dilatação que o outro. Como os dois metais estão unidos formando um só conjunto, a lâmina vai encurvar para o lado do metal de coeficiente menor, causando um movimento desse bimetálico, como pode se observar na figura abaixo. A corrente que causa a dilatação do bimetálico é a corrente do motor elétrico que circula por um condutor ao redor desse bimetálico. Temos acoplado a esse conjunto um sistema de disparo que abre um contato elétrico utilizado para interromper a circulação de corrente elétrica num circuito. Esse contato é utilizado no comando elétrico para cortar a alimentação do contator responsável pelo funcionamento do motor elétrico. Em circuitos trifásicos, é utilizado um conjunto de três bimetálicos para proteção de todas as fases. 136 ad Parafuso de Fixação do Trilho Instalação O relé térmico é normalmente instalado em um painel elétrico através da conexão com o contator de força. Existem também alguns modelos de base para relé térmico, mas o jeito mais fácil é direto no contator. Se conecta os terminais de entrada do relé térmico nas conexões de saída do contator de força. Veja a seguir um exemplo da instalação do relé térmico no painel elétrico. Chassi do Painel Elétrico Canaletas Trilho Parafuso de Fixação do Trilho Contator de força A posição do relé térmico e contator de força dentro do painel elétrico depende muito da necessidade, mas não existe uma regra. Normalmente ele é colocado no trilho próximo a outros componentes do comando elétrico, por exemplo, contator auxiliar, relé de interface, disjuntor, etc. Relé Térmico 137 Ligação O relé térmico deve ser ligado em série com o motor que se deseja proteger. Ele geralmente é colocado após o contator elétrico, conforme a imagem abaixo. É importante lembra que ele proteger o motor apenas contra sobrecarga, por isso é indispensável o uso de um disjuntor para proteção contra curtos-circuitos. Para que o relé térmico funcione corretamente é necessário conectar o contato auxiliar NF dele em série com a bobina do contator. Dessa forma, toda vez que ocorrer uma sobrecarga o contator é desenergizado e desliga o motor elétrico, protegendo-o. O contato NA pode ser utilizado para sinalização. F1 F2 F3 Disjuntor Tripolar ContatorDe Força Relé Térmico Motor Trifásico Circuito de Controle 138 A1 A2 95 96 Ajuste da Proteção do Relé Térmico Todo relé térmico tem uma escala de proteção, tal como o da imagem abaixo. Este pode proteger motores de 63 a 80A de corrente nominal, então é necessário fazer o ajuste ideal para cada motor. Cada motor elétrico tem uma potência e por consequência cada um deles tem uma corrente nominal. O ajuste deve ser feito conforme a fórmula abaixo: Ip = In x Fs Onde: Ip = Corrente de Proteção In = Corrente Nominal Fs = Fator de Serviço Suponhamos que um motor tenha corrente nominal de 65A e um fator de serviço 1,15. Então, o ajuste ideal é 74,75A. Nota: O fator de serviço de um motor elétrico é uma medida que indica a capacidade de um motor para operar continuamente em determinadas condições de carga e temperatura. Ele é expresso como uma relação entre a potência nominal do motor (potência que o motor é projetado para fornecer de forma contínua) e a potência máxima que o motor pode fornecer sem exceder limites térmicos seguros. 139 Aplicação em Painel Elétrico Relé Térmico Relé Térmico Painel Elétrico 2 Painel Elétrico 1 140 Contatos Auxiliares Simbologia Contatos de Força Simbologia Literal Aplicação em Diagrama Elétrico Contato NF Contato NA Circuito de Força Circuito de Controle 141 Contatos Auxiliares Contatos de Força Disjuntor Motor 143 O disjuntor motor é um modelo de disjuntor combinado com um relé térmico. Ele tem a função de proteger a instalação e o motor contra sobrecorrente, seja por motivo de curto- circuito ou sobrecarga. O interessante deste modelo de disjuntor é o ajuste da corrente de proteção de sobrecarga, igual ao relé térmico. Dessa forma, não é preciso usar o relé térmico em conjunto com disjuntor motor, apenas o disjuntor motor é suficiente para proteção da instalação e motor. Isso gera uma economia no projeto, além de facilitar a montagem e manutenção dos painéis elétricos. Diferente do disjuntor convencional, o disjuntor motor existe apenas trifásico. Veja a seguir alguns modelos de disjuntor motor: O que é? Disjuntor Motor do Fabricante SCHNEIDER Disjuntor Motor do Fabricante WEG Disjuntor Motor do Fabricante WEG 144 O disjuntor motor é um dispositivo de proteção elétrica projetado para proteger motores elétricos contra sobrecargas e curtos-circuitos. Ele funciona de maneira semelhante a um disjuntor comum, mas com recursos adicionais para lidar com as características específicas dos motores. Quando um motor é ligado, ele inicialmente consome uma corrente alta, conhecida como corrente de partida. Se essa corrente exceder os limites seguros do motor, ela pode causar danos. O disjuntor motor é projetado para detectar essas correntes de partida e desligar o circuito se elas excederem um determinado limite. Além disso, o disjuntor motor também protege contra sobrecargas prolongadas. Se um motor estiver operando continuamente em uma carga superior à sua capacidade nominal, ele pode superaquecer e ser danificado. O disjuntor motor monitora a corrente que passa pelo motor e desliga o circuito se detectar uma sobrecarga prolongada. Funcionamento Características Conheça abaixo as principais características do disjuntor motor. É importante conhecer cada detalhe e sua função, porque na hora das montagens, instalação ou manutenção este conhecimento é crucial. Conexões de Entrada Conexões de Saída Fabricante Capacidade de Interrupção de Curto-Circuito Chave de Manobra ON/OFF/TRIP Modelo Ajuste de Corrente de Proteção 144 ad Parafuso de Fixação do Trilho Instalação O disjuntor motor é normalmente instalado em um painel elétrico através da fixação em um trilho, porque ele contém um engate rápido para trilho. O trilho é fixado no chassi do painel elétrico através da fixação de parafusos. Veja a seguir um exemplo da instalação do disjuntor motor no painel elétrico. Chassi do Painel Elétrico Canaletas Trilho Parafuso de Fixação do Trilho Disjuntor Motor A posição do disjuntor motor dentro do painel elétrico depende muito da necessidade, mas não existe uma regra. Normalmente ele é colocado no trilho próximo a outros componentes do comando elétrico, por exemplo, contator auxiliar, relé de interface, disjuntor, etc. 145 F1 F2 F3 O disjuntor motor deve ser ligado em série com a alimentação do motor e antes do contator elétrico. Dessa forma a corrente que alimenta o motor passará pelo disjuntor motor. Quando ocorrer uma sobrecorrente, seja por motivo de sobrecarga ou curto-circuito, o disjuntor motor irá detectar e desligar. Disjuntor Motor Contator de Força Motor Trifásico Saída da Alimentação Entrada da Alimentação Ligação 146 Assim como o relé térmico alguns disjuntores motores têm contatos auxiliares para usar como intertravamento entre circuitos, sinalização e/ou segurança. Em alguns casos é possível colocar um bloco auxiliar também. Contatos Auxiliares para Disjuntor Motor Bloco Auxiliar Lateral Bloco Auxiliar Superior Disjuntor Motor 147 Ajuste da Proteção do Disjuntor Motor Assim como o relé térmico tem uma escala de proteção, o disjuntor motor também tem, tal como o da imagem abaixo. O modelo abaixo pode proteger motores de 32 a 40A de corrente nominal, então é necessário fazer o ajuste ideal para cada motor. Cada motor elétrico tem uma potência e por consequência cada um deles tem uma corrente nominal. O ajuste deve ser feito conforme a fórmula abaixo: Ip = In x Fs Onde: Ip = Corrente de Proteção In = Corrente Nominal Fs = Fator de Serviço Suponhamos que um motor tenha corrente nominal de 34A e um fator de serviço 1,15. Então, o ajuste ideal é 39,01A. Nota: O fator de serviço de um motor elétrico é uma medida que indica a capacidade de um motor para operar continuamente em determinadas condições de carga e temperatura. Ele é expresso como uma relação entre a potência nominal do motor (potência que o motor é projetado para fornecer de forma contínua) e a potência máxima que o motor pode fornecer sem exceder limites térmicos seguros. 148 Aplicação em Painel Elétrico Disjuntor Motor 1 Disjuntor Motor 2 Disjuntor Motor 1 Painel Elétrico 2 Painel Elétrico 1 149 Contato NA Contato NF Contatos AuxiliaresContatos de Força Simbologia Literal Simbologia Aplicação em Diagrama Elétrico Circuito de Força Circuito de Controle 150 Contatos de Força Contatos Auxiliares A simbologia do disjuntor motor é igual a do disjuntor comum. A principal diferença é que o disjuntor motor tem contatos auxiliares para intertravamento e sinalização. Teste para verificação de continuidade por polo Teste para verificação de curto entre polos Conecte as pontas de provas nas conexões de entrada e de saída de cada polo do disjuntor motor. Com o botão vermelho (O) pressionado não deve existir continuidade, porque os contatos estarão abertos. Ao pressionar o botão preto (I), então os contatos serão fechados e deverá existir continuidade. Caso aconteça algo diferente disto então existe um problema no componente. Conecte as pontas de provas nas conexões de dois polos diferentes. Se não existir continuidade é porque está não existe curto entre os polos, mas se existir continuidade é porque existe um curto entre os polos. Caso isso aconteça eu recomendo descartar o disjuntor, porque ele está danificado. Aperte 151 Seccionadora 152 O que é? Uma seccionadora é um dispositivo utilizado em sistemas elétricos para isolar seções específicas do circuito elétrico. Sua principal função é permitir a desconexão segura de partes do sistema para manutenção, reparo ou inspeção, sem a necessidade de desligar toda a instalação elétrica. A grande maioria tem o dispositivo usado para bloqueio por trava ou cadeado afim de permitir que ninguém religue enquanto você estiver executando alguma atividade nos circuitos que ela alimenta.Em circuitos de pequeno porte é comum encontrar os dois modelos abaixo. Enquanto em circuitos de corrente elevada os modelos são diferentes, tal como abaixo. 153 Detalhes da Chave Seccionadora Interruptor Alavanca Rotativa Alavanca Rotativa (ON/OFF) Haste de Prologamento Seccionadora Conexões de Entrada Conexões de Saída Conexões de Saída Conexões de Entrada Conexões de Entrada Conexões de Saída Carcaça Isolante 154 Funcionamento da Chave Seccionadora O funcionamento de uma seccionadora elétrica pode variar dependendo do tipo específico de seccionadora, mas em termos gerais, aqui estão as principais etapas e características do seu funcionamento: Interruptor ou Alavanca de Controle: A seccionadora geralmente possui uma alavanca, botão ou interruptor de controle que é utilizado para ligar ou desligar o dispositivo. Essa alavanca pode estar localizada na própria seccionadora ou em um painel de controle separado. Mecanismo de Acionamento: Quando a alavanca de controle é acionada, ela está conectada a um mecanismo interno que opera a seccionadora. Esse mecanismo pode variar dependendo do tipo de seccionadora, mas frequentemente envolve o movimento de contatos elétricos. Contatos Elétricos: A seccionadora possui contatos elétricos que podem ser abertos ou fechados, dependendo da posição da alavanca de controle. Quando a seccionadora está na posição fechada, os contatos estão conectados, permitindo a passagem de corrente elétrica. Na posição aberta, os contatos estão separados, interrompendo o fluxo de corrente. Isolamento: Uma das funções principais da seccionadora é isolar parte do circuito elétrico quando necessário. Quando a seccionadora está na posição aberta, ela isola efetivamente a seção do circuito onde está instalada, permitindo que trabalhadores realizem manutenção ou reparos com segurança. Indicadores Visuais: Muitas seccionadoras estão equipadas com indicadores visuais, como luzes ou marcadores, para indicar claramente se a seccionadora está na posição de conexão ou desconexão. Isso ajuda a garantir que os mantenedores possam verificar o status da seccionadora facilmente. Segurança e Bloqueio: Para garantir a segurança durante operações de manutenção, algumas seccionadoras têm recursos de bloqueio para evitar acionamento acidental. Além disso, os mantenedores podem seguir procedimentos específicos para garantir a segurança durante o uso da seccionadora. Nota: Importante dimensionar corretamente a seccionadora, porque se mau dimensionada poderá aquecer e danificar, existindo o risco de autoincendiar. 155 ad Parafuso de Fixação do Trilho Instalação A seccionadora é normalmente instalada em um painel elétrico através da fixação em um trilho, porque ele contém um engate rápido para trilho, mas existem alguns modelos que são fixadas com parafuso no chassi do painel, porque causa do tamanho delas. Veja a seguir um exemplo da instalação da seccionadora no painel elétrico. Chassi do Painel Elétrico Canaletas Trilho Parafuso de Fixação do Trilho Seccionadora A posição da seccionadora dentro do painel elétrico depende muito da necessidade, mas não existe uma regra. Normalmente ela é colocada no trilho próximo a outros componentes elétricos. Em situações em que o modelo da seccionadora é pequena, então é instalada diretamente na porta do painel elétrico. 156 Ligação A seccionadora deve ser conectada antes de todo o circuito que você deseja desenergizar assim que ela é desligada, ou seja, em série com todos dispositivos. Normalmente ela é ligada no circuito de força. F1 F2 F3 Disjuntor Tripolar Contator De Força Relé Térmico Motor Trifásico Seccionadora 157 Aplicação em Painel Elétrico Seccionadora Painel Elétrico 1 Painel Elétrico 2 Seccionadora 158 Simbologia Simbologia Literal Contatos de Força Aplicação em Diagrama Elétrico Contatos de Força Circuito de Força Circuito de Controle 159 Teste para verificação de continuidade por polo Teste para verificação de curto entre polos Conecte as pontas de provas nas conexões de entrada e de saída de cada polo da seccionadora. Ao girar a manopla para a posição OFF não deve existir continuidade, porque os contatos estarão abertos. Ao girar para a posição ON, então os contatos serão fechados e deverá existir continuidade. Caso aconteça algo diferente disto então existe um problema no componente. Conecte as pontas de provas nas conexões de dois polos diferentes. Se não existir continuidade é porque está não existe curto entre os polos, mas se existir continuidade é porque existe um curto entre os polos. Caso isso aconteça eu recomendo descartar a seccionadora, porque ela está danificada. Gire 160 Seccionadora Porta Fusível 161 O que é? A seccionadora porta-fusível é um dispositivo de proteção e seccionamento de circuitos elétricos. Ela combina as funções de uma seccionadora, que permite abrir ou fechar um circuito de forma segura, com a proteção de um fusível, que interrompe o circuito em caso de sobrecorrente ou curto-circuito. Em circuitos de corrente menores é comum encontrar os modelos abaixo. Enquanto em circuitos de corrente elevada os modelos são diferentes, tal como abaixo. 162 Detalhes 163 Fusíveis tipo NH Abertura Para Extração dos Fusíveis e Seccionar o Circuito Base para fixação em painel Características Conheça as principais características da seccionadora porta fusível: Seccionamento Manual: Permite a abertura e o fechamento manual do circuito, garantindo segurança para a realização de manutenções. Proteção por Fusível: Utiliza fusíveis como elemento de proteção contra sobrecorrentes e curto-circuitos. Os fusíveis são projetados para interromper o circuito rapidamente em caso de falhas, evitando danos ao equipamento. Segurança: A seccionadora porta-fusível é geralmente equipada com recursos de segurança, como indicadores de status e mecanismos que evitam a operação acidental. Vantagens Simples e Econômico: Comparado a disjuntores, o sistema de fusíveis é geralmente mais simples e pode ser mais econômico em certas aplicações. Proteção Confiável: Fusíveis são conhecidos por sua confiabilidade em proteção contra curtos-circuitos e sobrecorrentes. Fácil Manutenção: A substituição de fusíveis é simples e rápida, o que minimiza o tempo de inatividade. Desvantagens: Reposição de Fusíveis: Diferente dos disjuntores que podem ser rearmados, os fusíveis precisam ser substituídos após cada operação de proteção. Limitação de Recursos: Pode não oferecer a mesma versatilidade de um disjuntor motor ou um disjuntor com relé térmico, especialmente em aplicações mais complexas. Aplicações A seccionadora porta-fusível é amplamente utilizada em instalações elétricas industriais e comerciais, onde é necessário um meio seguro e eficiente para seccionar e proteger circuitos. É particularmente adequada para aplicações onde a simplicidade e o custo são fatores críticos. 164 Os fusíveis NH (ou fusíveis tipo NH) são um tipo de fusível de alta capacidade, amplamente utilizados em instalações elétricas industriais e comerciais para proteção contra sobrecorrentes e curto-circuitos. Eles são conhecidos por sua alta capacidade de interrupção e são projetados para proteger equipamentos elétricos, cabos e condutores. Características dos Fusíveis NH Alta Capacidade de Interrupção: Fusíveis NH podem interromper correntes de curto- circuito muito altas, garantindo a proteção eficiente dos circuitos. Formatos Padronizados: Os fusíveis NH seguem padrões internacionais, o que facilita a sua substituição e compatibilidade em diferentes sistemas e países. Montagem: São geralmente montados em bases apropriadas (bases NH), que podem ser instaladas em painéis de distribuição. Elementos de Fusão: Os fusíveis NH contêm elementos de fusão que derretem em caso de sobrecorrente, interrompendo o circuito de forma segura. Indicação Visual: Muitos modelos de fusíveis NH possuem indicadores visuais que mostram quando o fusívelestá queimado e precisa ser substituído. Tipos de Fusíveis NH NH00, NH0, NH1, NH2, NH3, NH4: Diferem em tamanho e capacidade de corrente. O número indica o tamanho físico e a capacidade de corrente que o fusível pode suportar. Fusíveis Rápidos (gG/gL): Projetados para proteção geral de cabos e condutores. Fusíveis Lentos (aM): Projetados para proteção de motores, capazes de suportar as correntes de partida mais altas sem queimar. NH são altamente confiáveis e proporcionam proteção eficaz contra sobrecorrentes e curtos-circuitos. Fusível NH 165 Fusíveis tipo NH Instalação A seccionadora porta fusível é normalmente instalada em um painel elétrico através da fixação com parafusos. Veja a seguir um exemplo da instalação da seccionadora porta fusível no painel elétrico. Chassi do Painel Elétrico Canaletas Seccionadora Porta Fusível A posição da seccionadora porta fusível dentro do painel elétrico depende muito da necessidade, mas não existe uma regra. Normalmente ela é colocada na parte superior direta. 166 Ligação A seccionadora porta fusível normalmente é instalada em série com o circuito de força que você seja seccionar e proteger. Quando ela é usada, não se usa disjuntor. Ela normalmente é instalada em conjunto com relé térmico para proteção de motores, tal como o exemplo abaixo. Dessa forma, você tem a proteção de sobrecarga pelo relé térmico e a proteção contra curto-circuito pelos fusíveis que ficam na seccionadora. L1 L2 L3 Seccionadora Porta Fusível Contator De Força Relé Térmico Motor Trifásico 167 Aplicação em Painel Elétrico Seccionadora Porta Fusível Painel Elétrico 1 Painel Elétrico 2 168 Seccionadora Porta Fusível Simbologia Simbologia Literal Aplicação em Diagrama Elétrico Circuito de Força Circuito de Controle 169 Seccionadora Porta Fusível Fusíveis Teste O teste de continuidade normalmente é feito apenas nos fusíveis NH, porque são eles que normalmente dão problema ou abre o elo fusível. Para realizar o teste é simples, conecte as pontas de provas nos terminais do fusível NH. Se existir continuidade é porque o fusível está intacto, mas caso não existir é porque ele está danificado. Normalmente existe um pino indicar para identificar que o fusível foi atuado, mas nem sempre este pino funciona. Por isso é importante realizar o teste de continuidade. O mesmo teste pode ser feito com o fusível dentro da seccionadora. Terminal 170 Terminal Pontas de Prova Multímetro Fusível Diazed 171 O que é? O fusível Diazed é um tipo de fusível utilizado em instalações elétricas industriais e residenciais. Ele é chamado assim devido ao seu criador, o engenheiro alemão Hermann Dorst, que desenvolveu esse tipo de fusível na empresa Siemens. O nome "Diazed" é uma combinação de "Dorst" e "Zed" (Z significa "Zylinder" em alemão, que significa "cilindro"). Os fusíveis Diazed são compostos por um suporte de porcelana com um fusível de ação rápida dentro. Eles são projetados para proteger os circuitos elétricos contra sobrecargas e curtos-circuitos, interrompendo a corrente elétrica quando necessário. Esses fusíveis são reconhecidos por sua confiabilidade e são comuns em muitas instalações elétricas ao redor do mundo. Funcionamento O fusível é um dispositivo de segurança utilizado em circuitos elétricos para proteger os equipamentos e as instalações contra sobrecargas e curtos-circuitos. O funcionamento básico do fusível é bastante simples: Material condutor: O fusível é composto por um material condutor, geralmente um metal com baixo ponto de fusão, como o estanho ou o alumínio. Fio ou lâmina: Esse material condutor é moldado em forma de fio ou lâmina e é parte de um circuito elétrico. Elemento fusível: O material condutor é projetado para fundir quando uma corrente elétrica superior à sua capacidade nominal passa por ele. Sobrecorrente: Quando ocorre uma sobrecarga ou curto-circuito no circuito elétrico, a corrente elétrica aumenta rapidamente. Aquecimento: A corrente elevada faz com que o material condutor do fusível aqueça rapidamente devido ao efeito Joule (I²R, onde I é a corrente elétrica e R é a resistência do fusível). Fusão: Se a corrente ultrapassar o limite seguro, o material condutor do fusível funde, interrompendo o circuito elétrico. Interrupção da corrente: Com o fusível fundido, o circuito é interrompido, impedindo a passagem de corrente elétrica e protegendo os equipamentos e a instalação elétrica. 172 Caractéristicas Conhecer as características do fusível diazed é importante na hora da montagem, manutenção e instalação. Veja a seguir as características de alguns modelos: Tampa Rosca Tampa com Rosca Tampa com Rosca Fusível Diazed Adaptador Adaptador Fusível Diazed Base Base Rosca 173 Instalação O fusível diazed é normalmente instalado em um painel elétrico através da fixação com parafuso no chassi do painel, porque eles não têm adaptação para fixação em trilho, então é necessário furar o chassi. Veja a seguir um exemplo da instalação do fusível diazed no painel elétrico. Chassi do Painel Elétrico Canaletas Fusível Diazed A posição do fusível diazed dentro do painel elétrico depende muito da necessidade, mas não existe uma regra. Normalmente ele é colocado no canto para não atrapalhar a locação dos trilhos. Parafuso de Fixação 174 Ligação O fusível diazed é ligado sempre em série com o circuito que deseja proteger e ele sempre vem antes do circuito. Veja o exemplo abaixo na qual temos um fusível protegendo o circuito que alimenta uma chave seletora, um temporizador e um contator auxiliar. Temporizador Contator Auxliar L N Chave Seletora Cabos/Fios Elétricos Fusível Diazed 175 Simbologia Aplicação em Diagrama Elétrico Circuito de ControleCircuito de Força Fusível Diazed Fusível Diazed Simbologia Literal 176 Teste É importante realizar o teste de continuidade, toda vez que se adquirir um fusível diazed novo ou em casos de manutenção. O teste de continuidade é feito para garantir que o elo fusível do fusível diazed não esteja rompido. É imporante também testar as conexões da base do fusível, a fim de garantir que não existe nenhum mau contato. Terminal 177 Terminal Pontas de Prova Multímetro Em caso de encontrar mau contato na base ou um fusível com elo rompido, troque imediatamente, porque senão o circuito não irá funcionar devido estar em aberto. Transformador de Comando 178 O que é? O transformador de comando é um dispositivo usado em sistemas elétricos para fornecer a tensão necessária para operar dispositivos de controle, como relés, contatores e outros componentes elétricos de baixa tensão. Ele é projetado para fornecer uma tensão secundária segura e isolada, geralmente de 24V, 110V ou 220V, a partir de uma tensão primária mais alta, que pode ser de 220V, 380V, 440V ou outra, dependendo da aplicação. O transformador de comando tem a função de isolar eletricamente os circuitos de controle dos circuitos de potência, garantindo assim a segurança dos operadores e a integridade dos componentes de controle. Ele também ajuda a reduzir o risco de interferências eletromagnéticas nos circuitos de controle, garantindo um funcionamento mais estável e confiável dos dispositivos elétricos. Veja a seguir alguns modelos de transformadores de comando: Transformar de Comando do Fabricante SWELLMARK Transformar de Comando do Fabricante POLUS 179 O transformador de comando funciona de maneira semelhante a um transformador convencional, com a diferença de que ele é projetado para fornecer uma tensão secundária de baixa tensão para dispositivos de controle. Aqui está um resumo do funcionamento: Entrada de Energia: O transformador recebe energia elétrica em sua entrada, que é a tensão primária, geralmente de uma rede elétrica de média ou alta tensão. Bobina Primária: A energia elétrica é aplicada à bobina primária do transformador, criando um campo magnético variável dentro do núcleo do transformador. Isolamento: O núcleo do transformador isola eletricamente abobina primária da bobina secundária, garantindo que não haja conexão direta entre as duas. Indução Eletromagnética: O campo magnético variável induz uma corrente na bobina secundária, que é a tensão secundária do transformador. Saída de Energia: A tensão secundária é então disponibilizada para os dispositivos de controle, como relés, contatores, temporizadores, entre outros, fornecendo a energia necessária para sua operação. Segurança e Controle: O transformador de comando fornece uma tensão segura e isolada para os dispositivos de controle, garantindo sua operação segura e eficiente. Em resumo, o transformador de comando converte a energia elétrica de uma tensão primária mais alta para uma tensão secundária mais baixa, fornecendo energia segura e isolada para dispositivos de controle em sistemas elétricos. Funcionamento Carga Enrolamento Secundário Enrolamento Primário Tensão de Entrada Tensão de Saída 180 Conhecer as características do transformador de comando é importante, porque influência diretamente na instalação, montagem e manutenção. Características Base de Fixação Enrolamentos Chapas de Ferro Conexões de Saída Conexões de Entrada Conexões de Saída Conexões de Entrada Tensão de Saída Tensão de Entrada Conexões de Aterramento Base de Fixação Dados do transformador de comando Enrolamentos 181 Uma característica importante dos transformador de comando é a disponibilidade de mais níveis de tensão para entrada e saída, ou seja, você pode usar o mesmo transformador em aplicações diferentes. Enrolamento Primário Enrolamento Secundário Observe o exemplo acima, o enrolamento primário pode receber 220, 380 ou 440Vca e o enrolamento secundário pode ser 110 ou 220Vca. Importante entender que é uma aplicação por vez, ou seja, você pode escolher um nível de tensão na entrada e um nível na saída. Exemplo de Aplicação Imagine que preciso instalar um painel elétrico de uma bomba d’água no campo. O circuito da bomba necessita de uma tensão de nível de força e uma tensão de nível de comando. Suponhamos que o motor da bomba opere em 440Vca e o comando em 220Vca. Neste caso posso lançar um cabo trifásico para alimentar o painel com apenas 440Vca e dentro do painel instalar um transformador como da imagem acima, então vou puxar um paralelo de duas fases da alimentação geral e conectar nos terminais 1 e 5 e conectar 3 com 4. E na saída vou ter os 220Vca nos terminais 6 com 9, desde que conectar o 7 com 8. Dessa forma consigo alimentar a parte de força e comando utilizando apenas um cabo trifásico de alimentação do painel. Isso me poupa recursos materiais, financeiro e mão de obra. 182 Ligação As ligações dos transformadores de comando dependem de cada tipo de transformador, mas basicamente deve-se liga-se os cabos nas conexões do primário e do secundário conforme a tensão necessária. Em alguns modelos são necessários fazer os jumps conforme a placa de identificação e outros modelos não precisam. Vou mostrar o exemplo de um com jump e um sem jump. Modelo com jump 440Vca 220Vca 183 Modelo sem jump O modelo sem jump é bem mais simples de realizar as ligações. Observe que o mais importante é ter atenção as conexões corretas de cada nível de tensão. O trafo abaixo é muito utilizado para alimentar fonte CC, porque ele estará deixando a tensão nível ideal. Um fator importante que você deve ter atenção é quanto a potência de cada transformador de comando, porque se você alimentar um circuito no secundário que esteja acima da capacidade do transformador, então você poderá danificar os enrolamentos. Aconselho colocar um disjuntor na saída do transformador para proteger o transformador em caso de sobrecarga ou curto circuito. 220Vca 12Vca 184 Instalação O transformador de comando é normalmente instalado em um painel elétrico através da fixação com parafuso no chassi do painel, porque eles não têm adaptação para fixação em trilho, então é necessário furar o chassi. Veja a seguir um exemplo da instalação do transformador de comando no painel elétrico. Chassi do Painel Elétrico Canaletas Transformador de Comando A posição do transformador de comando dentro do painel elétrico depende muito da necessidade, mas não existe uma regra. Normalmente ele é colocado no canto para não atrapalhar a locação dos trilhos. Parafuso de Fixação 185 Aplicação em Painel Elétrico Painel Elétrico 1 Transformador de Comando Painel Elétrico 2 Transformador de Comando 186 Simbologia Aplicação em Diagrama Elétrico Circuito de Comando Transformador de Comando Circuito de Força Transformador de ComandoSimbologia Literal 187 Teste É importante realizar o teste de continuidade toda vez que adquiri-se um novo transformador de comando para verificar se os enrolamentos não estão rompidos. Para realizar o teste, primeiro você deve verificar na placa de identificação quais os terminais de cada enrolamento, depois você vai medir continuidade de um por um, primeiro nos secundários e depois nos primários. Assim você terá certeza que não existe nenhum enrolamento rompido. É interessante também energizar o transformador e medir a tensão do secundário para garantir que a tensão estará correta, senão pode-se danificar o equipamento na qual o transformador será ligado. Terminais 188 Pontas de Prova Multímetro Fonte CC 189 O que é? Uma fonte CC, também conhecida como fonte de energia CC ou fonte de alimentação CC ou fonte chaveada, é um dispositivo eletroeletrônico que converte tensão alternada em tensão contínua, além de reduzir o nível de tensão. Por exemplo, tenho uma fonte de tensão 127Vca, mas desejo alimentar um circuito com 24Vcc, então posso utilizar uma fonte CC para tal aplicação. Veja a seguir alguns modelos de fonte CC: 190 Fonte CC do fabricante Weidmüller Fonte CC do fabricante Mean Well Fonte CC do fabricante WEG Características Conheça a seguir algumas características de uma fonte CC: Tensão constante: A saída mantém uma tensão estável. Polaridade fixa: Tem um polo positivo e um negativo. Menor risco de choque: Em muitos casos, fontes CC são consideradas mais seguras que fontes CA, especialmente em níveis de tensão mais baixos. Conexões de Entrada em Tensão Alternada Conexões da Saída em Tensão Contínua Indicador de Fonte Ligada Potênciômetro de Regulagem do Nível de Tensão Fabricante Tensão e Corrente da Saída Tensão de Entrada 191 ad Parafuso de Fixação do Trilho Instalação A fonte CC é normalmente instalada em um painel elétrico através da fixação em um trilho ou direto no chassi do painel através de parafusos. A forma de instalar vai depender do modelo, porque existem vários modelos. Veja a seguir um exemplo da instalação da fonte CC em painel elétrico. Chassi do Painel Elétrico Canaletas Trilho Parafuso de Fixação do Trilho Fonte CC A posição da fonte CC dentro do painel elétrico depende muito da necessidade, mas não existe uma regra. Normalmente ela é colocada próximo a outros componentes elétricos. 192 Ligação Uma fonte CC é ligada de forma bem simples, basta alimentar os bornes de entrada com o nível de tensão conforme o fabricante indicada. Normalmente as fontes CC tem três bornes para entrada, sendo Fase, Neutro e Terra. E para saída normalmente têm quatro bornes, sendo dois positivos e dois negativos. Veja a seguir um exemplo de ligação. Entrada de Alimentação CA 193 Saída de Alimentação CC Aplicação em Painel Elétrico Painel Elétrico 1 Fonte CC Painel Elétrico 2 Fonte CC 194 Simbologia Aplicação em Diagrama Elétrico Circuito de Comando Saída Entrada Fonte CC 195 Teste Por ser uma fonte é possível realizar o teste de medição de tensão para garantir que a fonte esteja gerando na saída uma tensão e o nível que você deseja. Por exemplo, uma fonte de 24Vcc, podemos medir com um multímetro a saída para garantir que existirão os 24Vcc. 220Vca 196 Pontas de Prova Fonte CC Multímetro 24 Escala Tensão CC Soft-Starter 144 O que é? Uma soft-starter é um dispositivo eletrônicoprojetado para controlar a tensão aplicada a um motor elétrico durante a partida e parada. Ela age como um “amortecedor” elétrico, garantindo que o motor inicie sua operação suavemente, sem os picos de corrente elétrica que podem danificá-lo. O nome soft-starter traduzido para o português significa partida suave, ou seja, uma partida do motor elétrico de forma gradativa. Normalmente o soft-starter tem o ajuste de tensão inicial da partida em 30% do valor nominal e durante um tempo pré-determinado chega até 100% da nominal. Veja a seguir alguns dos modelos de soft-starter: Soft-Starter do Fabricante ABB Soft-Starter do Fabricante SIEMENS Soft-Starter do Fabricante WEG 198 Funcionamento A soft-starter utiliza pares de tiristores em cada fase para fazer o controle da tensão aplicada ao motor. Ao invés de injetar tensão nominal, eles reduzem o nível de tensão e vão aumentando de forma gradativa. O valor inicial e o tempo de aplicação é configurável, ou seja, vai depender de cada equipamento. Suponhamos que temos um motor trifásico com tensão nominal de 440Vca, podemos utilizar uma soft-starter para controlar a tensão na partida e parada do motor elétrico. Por exemplo, podemos ajustar a tensão inicial em 30% e durante o período de 10 segundos a tensão chegará em 100% do valor nominal. Por consequência a corrente elétrica da partida será reduzida, porque a corrente é sempre proporcional a tensão elétrica, conforme a Lei de Ohm. Veja a seguir a imagem de um circuito de força interno de uma soft-starter trifásica. Vale ressaltar que existe a parte de controle que não foi desenhada na imagem. Ela é responsável pelo controle dos tiristores. Existem também soft-starters monofásicas e bifásicas, mas o mais comum é trabalhar com soft-starter trifásica, ainda mais quando se trata de empresas grandes. 199 Características Conheça abaixo as características de um soft-starter do fabricante Weg, mas entenda que os modelos de outros fabricantes não é muito diferente deste abaixo. Entrada de Alimentação Trifásica Saída para o motor Fabricante Modelo Saída a Relé Conector para Cabo Serial Sinalização de Status Sinalização de Falhas A1/A2 - Alimentação da Eletrônica DI1 - Comando Liga/Desliga DI2 - Reset 200 Instalação A soft-starter é normalmente instalada em um painel elétrico através da fixação com parafuso no chassi do painel, porque eles não têm adaptação para fixação em trilho, então é necessário furar o chassi. Veja a seguir um exemplo da instalação da soft-starter no painel elétrico. Chassi do Painel Elétrico Canaletas Soft-Starter A posição do soft-starter dentro do painel elétrico depende muito da necessidade, mas não existe uma regra. Normalmente ela é colocada no canto para não atrapalhar a locação dos trilhos. 201 Disjuntor Tripolar Disjuntor Monopolar Botão de Pulso para Ligar e Desligar Motor Trifásico Soft-Starter L1 L2 L3 L1N Ligação PE 202 A soft-starter é sempre ligada em série com motor elétrico, porque dessa forma ela poderá controlar a tensão aplicada ao motor. É necessário alimentar os bornes A1 e A2 para ter tensão de controle. Para dar o comando de liga é necessário um pulso na entrada digital DI1. Dessa forma você já consegue ligar a soft-starte de uma maneira bem simples. Observe abaixo um exemplo de esquema de ligação. Aplicação em Painel Elétrico Painel Elétrico 1 Soft-Starter Painel Elétrico 2 Soft-Starter 203 Simbologia Aplicação em Diagrama Elétrico Simbologia Circuito de Força Circuito de Força Circuito de Controle 204 Diagramas Elétricos para Partida de Motores CA 205 Disjuntor Motor Contator de Força Motor Trifásico Bobina Contator Sinaleiro Pulsador Liga Pulsador Desliga Botão Emergência Fusível Fonte Retificadora Disjuntor Monopolar Cabos Bornes 6 206 Partida Direta A partida direta é uma das formas mais simples de acionamento de motores elétricos. Nesse método, o motor é conectado diretamente à rede elétrica, permitindo que ele receba a tensão e a frequência nominal diretamente e alcance sua rotação nominal rapidamente. É uma solução prática, mas que exige cuidados devido ao alto pico de corrente de partida. Veja alguns exemplos de circuitos que podemos montar a partir dos componentes que estudamos ao decorrer deste livro digital. Exemplo 1 Partida direta para motor trifásico com comando liga/desliga manual através de botões e proteção elétrica feita com fusíveis e relé térmico No exemplo a seguir, será aprensentado um circuito de partida direta para um motor trifásico. No circuito de força, utiliza-se uma seccionadora com fusíveis NH para proteção contra curto-circuito e um relé térmico para proteção contra sobrecarga. Já no circuito de comando, um fusível Diazed é empregado para garantir proteção adequada e serão usados dois botões para fazer o comando manual de liga/desliga. Esse tipo de circuito é ideal para motores trifásicos que operam em apenas um sentido de rotação, ou seja, o eixo do motor girará exclusivamente no sentido horário ou anti-horário. A definição do sentido de rotação depende da sequência de fases conectadas ao motor. Veja os componentes que serão utilizados. Circuito de Força X1 - Bornes F1 - Seccionadora Porta Fusíveis NH K1 - Contator de Força F2 - Relé Térmico M1 - Motor Trifásico Circuito de Controle X1 - Bornes F3 - Fusível Diazed F2 - Contato Auxiliar NF do Relé Térmico S1 - Botão de Pulso (vermelho) com Contato NF S2 - Botão de Pulso (verde) com Contato NA K1 - Contato Auxiliar do Contator de Força K1 - Bobina do Contator de Força Diagrama Elétrico do Circuito de Força 207 Cabos Elétricos Motor Trifásico Borne para Aterramento Relé Térmico Seccionadora Porta Fusível NH Contator de Força Borne para Fase/Neutro 208 Diagrama Elétrico do Circuito de Controle Borne para Fase/Neutro Contato Auxiliar NA do Contator de Força Bobina do Contator de Força Botão de Pulso Com Contato NA Botão de Pulso Com Contato NF Contato Auxiliar NF do Relé Térmico Fusível Diazed 209 Exemplo 2 Partida direta para motor trifásico com comando liga/desliga manual através de botões e proteção elétrica feita com disjuntor e relé térmico No exemplo a seguir, será apresentado o mesmo circuito do exemplo 1, mas com algumas modificações. No circuito de força, um disjuntor tripolar é utilizado para proteção contra curto-circuito, substituindo a seccionadora porta fusível NH. Já no circuito de comando, um disjuntor monopolar substitui o fusível Diazed, garantindo uma proteção adequada. A principal vantagem deste circuito em relação ao anterior está na possibilidade de rearmar os disjuntores em caso de falhas por sobrecorrente, porque os fusíveis rompem o elo fusível, exigindo a substituição do componente. Isso não apenas aumenta o custo de manutenção, como também prolonga o tempo necessário para o reparo. Veja os componentes que serão utilizados. Circuito de Força X1 - Bornes Q1 - Disjuntor Tripolar K1 - Contator de Força F1 - Relé Térmico M1 - Motor Trifásico Circuito de Controle X1 - Bornes Q2 - Disjuntor Monopolar F1 - Contato Auxiliar NF do Relé Térmico S1 - Botão de Pulso (vermelho) com Contato NF S2 - Botão de Pulso (verde) com Contato NA K1 - Contato Auxiliar do Contator de Força K1 - Bobina do Contator de Força Diagrama Elétrico do Circuito de Força 210 Cabos Elétricos Motor Trifásico Borne para Aterramento Relé Térmico Disjuntor Tripolar Contator de Força Borne para Fase/Neutro 211 Diagrama Elétrico do Circuito de Controle Borne para Fase/Neutro Contato Auxiliar NA do Contator de Força Bobina do Contator de Força Botão de Pulso Com Contato NA Botão de Pulso Com Contato NF Contato Auxiliar NF do Relé Térmico Disjuntor Monopolar 212 Exemplo 3 Partida direta para motor trifásico com comando liga/desliga manual através de botões e proteção elétrica feita com disjuntor motor No exemplo a seguir, será apresentado o mesmo circuito dos exemplos 1 e 2, porém com algumas alterações. No circuito de força, o disjuntor motor substituieu queria fazer, aprendi muita teoria e muita prática e foi ali que apaixonei pelos Comandos Elétricos. Eu achava muito legal criar os diagramas elétricos no papel, montar os painéis, retirar os defeitos e fazer tudo aquilo funcionar. Dali em diante não parei, finalizei o curso de elétrica, depois fiz um curso técnico, depois o curso superior de Engenharia Elétrica, na sequência duas pós-graduações, uma de Engenharia de Manutenção Industrial e uma de Engenharia de Confiabilidade. Através do primeiro curso de elétrica consegui um emprego de Eletricista numa siderúrgica, depois virei Técnico Eletricista na mesma empresa, depois me mudei para outra empresa como Analista de Automação, mas fiquei pouco tempo e tive a oportunidade em uma nova empresa para atuar como Engenheiro Eletricista, que é meu cargo atual. Foram muitos anos de estudo, erros e falhas, mas não faria nada diferente, porque me trouxe até aqui, a ponto de escrever este livro digital e compartilhar um pouco do sei. Espero que você goste da leitura e consiga aprender bastante com o que vou passar. engfernandosantana Apresentação do Autor Me siga nas redes sociais para não perder nada! engfernandosantana eng.fernandosantana eng.elet.fernandosantana 1 https://www.linkedin.com/in/engfernandosantana/ https://www.instagram.com/engfernandosantana/ https://www.facebook.com/eng.elet.fernandosantana https://www.linkedin.com/in/engfernandosantana/ https://www.instagram.com/engfernandosantana/ https://www.youtube.com/@eng.fernandosantana https://www.youtube.com/@eng.fernandosantana https://www.facebook.com/eng.elet.fernandosantana Volume 1 Introdução A eletricidade é um fenômeno físico que o ser humano já domina a seu favor. Nós descobrirmos que é possível usar a eletricidade e transforma-la em outra forma de energia. Por exemplo, em energia mecânica, energia térmica, energia luminosa e por aí vai... Nos dias atuais praticamente todas as casas, prédios e indústrias utilizam energia elétrica. É bem raro encontrar um local que não tenha energia elétrica. Em casas e prédios é comum vermos a energia elétrica sendo usada como transformação para energia luminosa, a fim de manter ambientes iluminados. Nas industrias é comum vermos o uso da energia elétrica transformada em energia mecânica para movimentar os maquinários. Existe uma máquina em específico que faz essa transformação. Estou me referindo ao famoso motor elétrico. O motor elétrico já está presente nas industrias há muitos anos. Praticamente todas as máquinas de uma indústria utilizam o motor elétrico para criar movimento mecânico. Seja para movimentar uma esteira, seja para mover uma bomba que movimenta água ou óleo, seja para comprimir ar, seja para transportar materiais, seja para içar ou abaixar peças, enfim. O motor elétrico em conjunto com um sistema mecânico bem projeto pode fazer diversas funções em uma indústria. Para controlar a energia elétrica que é usada no motor elétrico é importante alguns dispositivos elétricos, tanto para circuito de força quanto para o circuito de controle. É aí que são demandados os Comandos Elétricos. Os Comandos Elétricos são métodos que utilizam dispositivos elétricos, tal como contatores, relés, disjuntores, botões, chaves, sensores, etc., a fim de criar circuitos elétricos para comandar de forma manual ou automática os motores elétricos. Ou seja, quando o motor elétrico deverá ligar ou desligar, a fim de movimentar um equipamento. Os comandos elétricos podem também comandar outros equipamentos elétricos, tal como circuitos de iluminação, sistema pneumáticos ou hidráulico. O objetivo deste livro é te ensinar em detalhes tudo que você precisa sobre os Comandos Elétricos. Você vai aprender cada componente de um circuito, vai aprender também a ligar, instalar e montar todos eles. Acredito que o conhecimento teórico aliado ao prático pode te fazer um profissional mais capacitado. 6 2 Para você começar a assimilar os comandos elétricos com a realidade, vou trazer algumas aplicações que irão te introduzir no assunto. 1 - Esteira Industrial 7 Aplicações dos Comandos Elétricos Esteira industriais utilizam acionamentos com motores elétricos para fazer a movimentação da esteira e assim mover cargas de um lugar para outro, tal como caixas, garrafas e materiais sólidos de forma em geral. Os comandos elétricos são introduzidos no controle do motor elétrico, a fim de determinar quando a esteira deve funcionar ou para. Seja por uma falha elétrica ou uma parada operacional mesmo. É possível integrar sensores e chaves nesta esteira para detectar objetivos ou até mesmo proteger as pessoas. Estes sensores e chaves podem ser interligados nos comandos elétricos e aumentarem a confiabilidade do equipamento. O primeiro exemplo foi a esteira para te mostrar como um motor elétrico é utilizado a fim de mover algum determinado equipamento. E a esteira é um dos equipamentos mais simples a ser controlado pelos Comandos Elétricos. Motor Elétrico Parada de Emergência Esteira 2 - Elevador de Prédio 8 Elevadores de prédios utilizam também comandos elétricos para controlar os motores elétricos que operam no sistema de elevação entre andares e as aberturas das portas. Dentro do sistema de comando do elevador existem os botões que são utilizamos para chamar o elevador para o andar em que você está ou deseja ir. Como proteção para as pessoas existem os sensores de barreira para evitar que as portas sejam fechadas nas pessoas. E para indicação do andar existem sensores ou chaves em cada andar para detectar o andar que o elevador se encontra. Enfim, esta é uma aplicação comum de comandos elétricos, mas muitos profissionais nem param para pensar nisso. Motor Elétrico Elevador Botões Indicação do andar 3 - Iluminação 9 Diversas empresas contêm galpões grandes onde os processos ficam instalados sobre abrigos e é necessário circuitos de iluminação para manter o ambiente iluminado, ainda mais em empresas que funcionam durante o turno a noite. Estes circuitos de iluminação podem ser comandados por Comandos Elétricos, tal como o uso de contatores, interruptores de horário programável, fotocélulas, enfim. Este é mais um exemplo comum hoje em dia. Ainda mais se tratando de uma grande empresa. Luminárias Luminárias 4 - Sistema hidráulicos Sistemas hidráulicos são bem comuns atualmente, porque eles têm diversas aplicações quando se necessita de um torque bem alto e velocidade baixa de movimentação. Os comandos elétricos geralmente são os responsáveis por determina qual linha de óleo abrir ou fecha através de válvulas direcionais que utilizam bobinas de solenoides, além disso eles também usam motores elétricos para mover as bombas de óleo. Motor Elétrico Painel Elétrico Bobina de Solenóides Motor Elétrico Bobina de Solenóides 10 5 - Sistema pneumáticos Por último, mas não menos importante são os sistemas pneumáticos. Podemos usar motores em compressores para comprimir ar, por isso é necessário comandos elétricos intertravados com sensores de pressão para determina quando o motor deve ligar ou desligar, senão o balão de ar pode explodir. E também temos aplicações de cilindros e atuadores pneumáticos que utilizam de válvulas solenoides. Estas válvulas são acionadas por bobinas eletromagnéticas que são comandadas pelos comandos elétricos. Podemos mover equipamentos com os cilindros e abrir válvula com os atuadores. Existem milhares de outras aplicações, mas trouxe apenas estas, assim você começará a entender onde poderemos encontrar os Comandos Elétricos. Motor Elétrico Balão de ar Sensor de pressão Compressor Válvula Direcional com Bobina Eletromagética Cilindro Pneumático Válvula com Atuador Pneumático 11 Alimentação Elétrica Os Comandos Elétricos são apenas uma parte de um sistema, eles são responsáveis por receber sinais de sensores, chaves, botões, controladores e mandar um comando para o acionamento elétrico, que por sua vez liga ou desliga a carga. Veja o fluxograma a seguir: 12 Comando Elétrico Acionamento Elétricoo disjuntor tripolar e o relé térmico, sendo responsável pela proteção contra curto-circuito e sobrecarga. Já no circuito de comando, o contato auxiliar NF do relé térmico é trocado pelo contato auxiliar NA do disjuntor motor. Essa modificação cria um intertravamento entre os circuitos de força e controle, garantindo que o circuito de controle seja desenergizado sempre que o disjuntor motor desarmar ou estiver desligado. Além de simplificar o circuito, o uso do disjuntor motor reduz o espaço necessário nos painéis e os custos com componentes, já que um conjunto composto por disjuntor tripolar ou seccionadora porta-fusível mais relé térmico é significativamente mais caro. Veja os componentes que serão utilizados. Circuito de Força X1 - Bornes Q1 - Disjuntor Motor K1 - Contator de Força M1 - Motor Trifásico Circuito de Controle X1 - Bornes Q2 - Disjuntor Monopolar Q1 - Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor S1 - Botão de Pulso (vermelho) com Contato NF S2 - Botão de Pulso (verde) com Contato NA K1 - Contato Auxiliar do Contator de Força K1 - Bobina do Contator de Força Diagrama Elétrico do Circuito de Força 213 Cabos Elétricos Motor Trifásico Borne para Aterramento Disjuntor Motor Contator de Força Borne para Fase/Neutro 214 Diagrama Elétrico do Circuito de Controle Borne para Fase/Neutro Contato Auxiliar NA do Contator de Força Bobina do Contator de Força Botão de Pulso Com Contato NA Botão de Pulso Com Contato NF Contato Auxiliar Na do Disjuntor Motor Disjuntor Monopolar 215 Nos três exemplos anteriores, apresentei diferentes formas de proteger contra sobrecorrente causada por curto-circuito e sobrecarga, para que você entenda como aplicar esses componentes em um diagrama elétrico. No entanto, a escolha dos componentes deve ser feita pelo projetista ou eletricista, considerando fatores como custo, espaço disponível no painel, facilidade de manutenção e montagem. Relembrando: No circuito de força, existem três combinações possíveis para proteção contra sobrecarga e curto-circuito: Fusível + Relé Térmico Disjuntor + Relé Térmico Disjuntor Motor Já no circuito de controle, há duas opções de proteção: Fusível Disjuntor Além disso, no circuito de controle, o intertravamento com o circuito de força é realizado por meio dos contatos auxiliares do relé térmico ou do disjuntor motor. Qual combinação você prefere? Pense com calma e reflita. Nos próximos exemplos, farei novas alterações nos diagramas, priorizando o uso do disjuntor motor. Esse componente será destacado por ocupar menos espaço, o que facilita a montagem dos circuitos que serão apresentados. 216 Exemplo 4 Partida direta para motor trifásico com comando liga/desliga manual através de botões, parada de emergência com botão tipo cogumelo e sinalização com sinaleiros luminosos No exemplo a seguir, será apresentado o mesmo circuito do exemplo 3, porém com algumas alterações no circuito de controle. Foram adicionados um botão com retenção tipo cogumelo para fazer a parada de emergência, um sinaleiro luminoso vermelho em paralelo a bobina do contator de força para indicar motor ligado, um sinaleiro luminoso vermelho em série com contato auxiliar NF do contator de força para indicar desligado e um sinaleiro amarelo em série com contato auxiliar NF do disjuntor motor para indicar defeito quando o disjuntor motor é desarmado. Veja os componentes que serão utilizados. Circuito de Força X1 - Bornes Q1 - Disjuntor Motor K1 - Contator de Força M1 - Motor Trifásico Circuito de Controle X1 - Bornes Q2 - Disjuntor Monopolar Q1 - Contatos Auxiliares NA e NF do Disjuntor Motor S1 - Botão com Retenção tipo Cogumelo com Contato NF S2 - Botão de Pulso (vermelho) com Contato NF S3 - Botão de Pulso (verde) com Contato NA K1 - Contatos Auxiliares NA e NF do Contator de Força K1 - Bobina do Contator de Força H1 - Sinaleiro Luminoso Vermelho H2 - Sinaleiro Luminoso Verde H3 - Sinaleiro Luminoso Amarelo Diagrama Elétrico do Circuito de Força 217 Cabos Elétricos Motor Trifásico Borne para Aterramento Disjuntor Motor Contator de Força Borne para Fase/Neutro 218 Diagrama Elétrico do Circuito de Controle Disjuntor Monopolar Contatos Auxiliares NA e NF do Disjuntor Motor Bobina e Contatos Auxiliares NA e NF do Contator de Força Botão de Pulso Com Contato NA Botão de Pulso Com Contato NF Botão com Retenção Tipo Cogumelo Sinaleiros Luminosos (Verde, Vermelho e Amarelo) Borne para Fase/Neutro 219 Exemplo 5 Partida direta para motor trifásico com comando liga/desliga manual, parada de emergência e sirene/sinaleiro sonoro de partida temporizada para motor usando bloco de contatos temporizados No próximo exemplo, será apresentado o mesmo circuito do exemplo 4, mas com algumas modificações no circuito de controle. Os sinaleiros luminosos serão removidos para simplificar o diagrama elétrico e evitar o excesso de componentes. Além disso, será adicionado um contator auxiliar com bloco de contatos temporizados (NA e NF) para temporizar a partida do motor e acionar uma sirene ou sinaleiro sonoro, indicando que o motor será ligado em breve e avisar as pessoas que estão na proximidade. Veja os componentes que serão utilizados. Circuito de Força X1 - Bornes Q1 - Disjuntor Motor K1 - Contator de Força M1 - Motor Trifásico Circuito de Controle X1 - Bornes Q2 - Disjuntor Monopolar Q1 - Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor S1 - Botão com Retenção tipo Cogumelo com Contato NF S2 - Botão de Pulso (vermelho) com Contato NF S3 - Botão de Pulso (verde) com Contato NA K1 - Bobina do Contator de Força K2 - Bobina e Contato Auxiliar NA do Contator Auxiliar K2 - Contatos Temporizados NA e NF H1 - Sirene ou Sinaleiro Luminoso Diagrama Elétrico do Circuito de Força 220 Cabos Elétricos Motor Trifásico Borne para Aterramento Disjuntor Motor Contator de Força Borne para Fase/Neutro Botão com Retenção Tipo Cogumelo 221 Diagrama Elétrico do Circuito de Controle Disjuntor Monopolar Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor Bobina e Contato NA do Contator Auxiliar Botão de Pulso Com Contato NA Botão de Pulso Com Contato NF Sinaleiro Sonoro ou Sirene Borne para Fase/Neutro Bobina do Contator de Força Bloco de Contatos Auxiliares Temporizados NA e NF 222 Exemplo 6 Partida direta para motor trifásico com circuito de controle usando fonte retificadora para corrente contínua No próximo exemplo, será apresentado o mesmo circuito do exemplo 3, porém com algumas alterações no circuito de controle. Uma fonte retificadora será utilizada para alimentar o circuito de comando em corrente contínua. Com isso, será necessário substituir o contator de força por um modelo com bobina para circuito CC. Além disso, foi adicionado dois bornes fusíveis na saída da fonte retificadora para proteger contra sobrecorrente causada por curto-circuito. Veja os componentes que serão utilizados. Circuito de Força X1 - Bornes Q1 - Disjuntor Motor K1 - Contator de Força M1 - Motor Trifásico Circuito de Controle X1 - Bornes Q2 - Disjuntor Monopolar V1 - Fonte Retificadora F1 - Borne Fusível Q1 - Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor S1 - Botão de Pulso (vermelho) com Contato NF S2 - Botão de Pulso (verde) com Contato NA K1 - Bobina do Contator de Força Diagrama Elétrico do Circuito de Força 223 Cabos Elétricos Motor Trifásico Borne para Aterramento Disjuntor Motor Contator de Força Borne para Fase/Neutro 224 Diagrama Elétrico do Circuito de Controle Bobina CC e Contato NA do Contator de Força Disjuntor Monopolar Borne para Fase/Neutro/Terra Botão de Pulso Com Contato NA Botão de Pulso Com Contato NF Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor Borne Fusível Fonte Retificadora 225 Exemplo 7 Partida direta para motor trifásico com circuito de controle usando transformador de comando para reduzir o nível de tensão No próximo exemplo, será apresentado o mesmo circuito do exemplo 6, mas com algumas modificações no circuito de controle. Um transformador de comando será utilizado para reduzir o nível de tensão,por exemplo, de 440Vca para 110Vca, garantindo que a tensão seja adequada para alimentar os componentes do circuito de controle. O transformador de comando é amplamente utilizado em situações em que o painel recebe apenas um nível de tensão para alimentar as cargas, sendo indispensável para o funcionamento do circuito de comando. Veja os componentes que serão utilizados. Circuito de Força X1 - Bornes Q1 - Disjuntor Motor K1 - Contator de Força M1 - Motor Trifásico Circuito de Controle X1 - Bornes Q2 - Disjuntor Monopolar T1 - Transformador de Comando F1 - Borne Fusível Q1 - Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor S1 - Botão de Pulso (vermelho) com Contato NF S2 - Botão de Pulso (verde) com Contato NA K1 - Bobina e Contato Auxiliar NA do Contator de Força Diagrama Elétrico do Circuito de Força 226 Cabos Elétricos Motor Trifásico Borne para Aterramento Disjuntor Motor Contator de Força Borne para Fase/Neutro 227 Diagrama Elétrico do Circuito de Controle Bobina e Contato NA do Contator de Força Disjuntor Monopolar Borne para Fase/Neutro Botão de Pulso Com Contato NA Botão de Pulso Com Contato NF Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor Borne Fusível Transformador De Comando 228 Exemplo 8 Partida direta para motor trifásico com relé falta de fase para proteção do motor contra falta de fase No próximo exemplo, será apresentado o mesmo circuito do exemplo 3, mas com algumas alterações nos circuitos de força e controle. Um relé de falta de fase foi adicionado na saída do disjuntor motor e conectado em paralelo ao contator de força. Esse relé supervisiona a tensão das três fases e interage com o circuito de controle. Caso ocorra a falta de uma ou mais fases, o contato auxiliar do relé será aberto, impedindo a energização do contator de força pelo circuito de controle. Essa aplicação garante que o motor trifásico nunca seja energizado faltando fase, senão isso pode acarretar em problemas e até danificar o motor. Veja os componentes que serão utilizados. Circuito de Força X1 - Bornes Q1 - Disjuntor Motor F1 - Relé Falta de Fase K1 - Contator de Força M1 - Motor Trifásico Circuito de Controle X1 - Bornes Q2 - Disjuntor Monopolar F1 - Contato Auxiliar NA do Relé Falta de Fase Q1 - Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor S1 - Botão de Pulso (vermelho) com Contato NF S2 - Botão de Pulso (verde) com Contato NA K1 - Bobina e Contato Auxiliar NA do Contator de Força Diagrama Elétrico do Circuito de Força 229 Cabos Elétricos Motor Trifásico Borne para Aterramento Disjuntor Motor Contator de Força Borne para Fase/Neutro Relé Falta de Fase 230 Diagrama Elétrico do Circuito de Controle Bobina e Contato NA do Contator de Força Disjuntor Monopolar Borne para Fase/Neutro Botão de Pulso Com Contato NA Botão de Pulso Com Contato NF Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor Relé Falta de Fase 231 Nos exemplos anteriores, foram apresentados circuitos de partida direta para motores trifásicos, com diversos ajustes nos circuitos de força e controle. Assim, você pôde observar a aplicação prática de diferentes componentes elétricos, como: Bornes Cabos Disjuntores Disjuntores Motor Fusíveis Relés Térmicos Contatores Relés de Falta de Fase Sinaleiros Luminosos Sinaleiros Sonoros Sirenes Blocos de Contatos Temporizados Fontes Retificadoras Transformadores de Comando Embora os circuitos possam parecer semelhantes, é fundamental compreender o funcionamento e a aplicação específica de cada componente. Nos circuitos a seguir você verá alguns exemplos de diagramas elétricos ainda utilizando partida direta, porém com mais motores ao mesmo tempo, na qual podemos ligar motores de forma simultânea, sequenciada ou por seleção. 232 Exemplo 9 Partida direta para dois motores trifásicos de forma simultânea No próximo exemplo, será apresentado um circuito semelhante ao do exemplo 3, mas com uma diferença no circuito de força: haverão dois circuitos em paralelo, cada um destinado a um motor (1 e 2). No circuito de controle, foi adicionada a bobina do contator K2 em paralelo à bobina do contator K1. Assim, sempre que o contator K1 for acionado, o contator K2 também será ligado, permitindo que ambos os motores (1 e 2) funcionem simultaneamente. Este método pode ser usado para mais do que dois motores, tudo depende da necessidade do projeto. Veja os componentes que serão utilizados. Circuito de Força X1 - Bornes Q1 e Q2 - Disjuntores Motor K1 e K2 - Contatores de Força M1 e M2 - Motores Trifásicos Circuito de Controle X1 - Bornes Q3 - Disjuntor Monopolar Q1 - Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor Q2 - Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor S1 - Botão de Pulso (vermelho) com Contato NF S2 - Botão de Pulso (verde) com Contato NA K1 - Bobina e Contato Auxiliar NA do Contator de Força K2 - Bobina do Contator de Força Diagrama Elétrico do Circuito de Força 233 Disjuntor Motor Disjuntor Motor Contator de ForçaContator de Força Motor Trifásico Motor Trifásico 234 Diagrama Elétrico do Circuito de Controle Bobina e Contato NA do Contator de Força K1 Disjuntor Monopolar Borne para Fase/Neutro Botão de Pulso Com Contato NA Botão de Pulso Com Contato NF Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor 1 Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor 2 Bobina do Contator de Força K2 235 Exemplo 10 Partida direta para dois motores trifásicos de forma sequenciada No próximo exemplo, será apresentado um circuito similar ao anterior, com algumas modificações. No circuito de controle, foi adicionado um temporizador em paralelo à bobina do contator de força K1. Além disso, um contato auxiliar do temporizador foi inserido em série com a bobina do contator K2. Com essa configuração, sempre que o contator K1 for acionado, o temporizador será ativado simultaneamente, iniciando a contagem de um intervalo de tempo X. Após esse período, o contator K2 será energizado. Dessa forma, o motor 1 será ligado primeiro e, depois de um tempo determinado, o motor 2 será acionado. É importante destacar que o motor 2 só poderá ser ligado após o motor 1 estar em funcionamento. Esse método pode ser facilmente adaptado para controlar o acionamento sequencial de mais motores. Veja os componentes que serão utilizados. Circuito de Força X1 - Bornes Q1 e Q2 - Disjuntores Motor K1 e K2 - Contatores de Força M1 e M2 - Motores Trifásicos Circuito de Controle X1 - Bornes Q3 - Disjuntor Monopolar Q1 - Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor Q2 - Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor S1 - Botão de Pulso (vermelho) com Contato NF S2 - Botão de Pulso (verde) com Contato NA K1 - Bobina e Contato Auxiliar NA do Contator de Força K2 - Bobina do Contator de Força KA1 - Contato NA e Bobina do Temporizador Diagrama Elétrico do Circuito de Força 236 Disjuntor Motor Disjuntor Motor Contator de ForçaContator de Força Motor Trifásico Motor Trifásico 237 Diagrama Elétrico do Circuito de Controle Disjuntor Monopolar Borne para Fase/Neutro Botão de Pulso Com Contato NA Botão de Pulso Com Contato NF Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor 1 Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor 2 Bobina do Contator de Força K2 Bobina e Contato NA do Contator de Força K1 238 Exemplo 11 Partida direta de dois motores trifásicos com seleção única No próximo exemplo, será apresentado um circuito similar ao anterior, com algumas alterações no circuito de controle. Foi adicionada uma chave seletora S2 em série com o botão de desligar S1, permitindo a criação de dois caminhos que podem ser escolhidos conforme a posição da chave seletora, que possui duas posições. Quando a chave está na posição esquerda, ela habilita o circuito de acionamento do contator K1. Já na posição direita, habilita o circuito do contator K2. O acionamento dos contatores é realizado pelo mesmo botão de pulso, que utiliza dois blocos de contato NA. Cada um desses contatos está conectado em série com a bobina de um dos contatores. Para manter as bobinas energizadas após o acionamento, há contatos de selo ligados em paralelo com os contatos depulso. Além disso, alterei o local de ligação dos contatos auxiliares NA dos disjuntores motor para a série com as bobinas dos contatores. Dessa forma a proteção de cada disjuntor motor fica ligada diretamente ligada com a bobina do contator. Veja os componentes que serão utilizados. Circuito de Força X1 - Bornes Q1 e Q2 - Disjuntores Motor K1 e K2 - Contatores de Força M1 e M2 - Motores Trifásicos Circuito de Controle X1 - Bornes Q3 - Disjuntor Monopolar Q1 - Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor Q2 - Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor S1 - Botão de Pulso (vermelho) com Contato NF S2 - Chave Seletora com 2 posições S3 - Botão de Pulso (verde) com Contato NA K1 - Bobina e Contato Auxiliar NA do Contator de Força K2 - Bobina e Contato Auxiliar NA do Contator de Força Diagrama Elétrico do Circuito de Força 239 Disjuntor Motor Disjuntor Motor Contator de ForçaContator de Força Motor Trifásico Motor Trifásico 240 Diagrama Elétrico do Circuito de Controle Disjuntor Monopolar Borne para Fase/Neutro Botão de Pulso Com Contato NA Botão de Pulso Com Contato NF Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor 1 Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor 2 Bobina do Contator de Força K2 Bobina e Contato NA do Contator de Força K1 Chave Seletora 241 Exemplo 11 Partida direta para motor trifásico com reversão Neste exemplo, demonstrarei um método prático e eficiente para fazer um motor trifásico girar em dois sentidos: horário e anti-horário. Isso é possível com o uso de dois contatores de força conectados em paralelo, responsáveis por inverter as conexões de duas fases. Essa inversão altera o fluxo do campo eletromagnético no estator, mudando automaticamente o sentido de rotação do motor. No circuito de comando, utilizei um diagrama elétrico semelhante ao exemplo anterior, adicionando uma chave seletora para definir qual contator será acionado. Também implementei contatos auxiliares NF em série com a bobina de cada contator de força, garantindo o intertravamento elétrico e impedindo que ambos os contatores sejam energizados simultaneamente. Essa precaução é essencial, pois o acionamento simultâneo dos dois contatores resultaria em um curto-circuito no circuito de força. Veja os componentes que serão utilizados. Circuito de Força X1 - Bornes Q1 - Disjuntor Motor K1 - Contator de Força para Sentido Anti-horário K2 - Contator de Força para Sentido Horário M1 - Motor Trifásico Circuito de Controle X1 - Bornes Q3 - Disjuntor Monopolar Q1 - Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor S1 - Botão de Pulso (vermelho) com Contato NF S2 - Chave Seletora com 2 posições S3 - Botão de Pulso (verde) com Contato NA K1 - Bobina e Contato Auxiliar NA e NF do Contator de Força K2 - Bobina e Contato Auxiliar NA e NF do Contator de Força Diagrama Elétrico do Circuito de Força 242 Disjuntor Motor Contator de Força Contator de Força Motor Trifásico Borne para Fase/Terra Borne para Fase/Terra 243 Diagrama Elétrico do Circuito de Controle Disjuntor Monopolar Borne para Fase/Neutro Botão de Pulso Com Contato NA Botão de Pulso Com Contato NF Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor 1 Bobina do Contator de Força K2 Bobina e Contato NA do Contator de Força K1 Chave Seletora 244 A partida estrela-triângulo é um método amplamente utilizado para reduzir a corrente de partida de motores trifásicos de alta potência, protegendo tanto o motor quanto o sistema elétrico. Esse método aproveita a possibilidade de alterar a forma como as bobinas do motor são conectadas, diminuindo a tensão aplicada em cada uma delas durante a partida. Veja o funcionamento abaixo: Conexão estrela Durante a partida, as bobinas do motor são conectadas em estrela, o que reduz a tensão em cada bobina para aproximadamente 58% da tensão de linha. Como a corrente é proporcional à tensão, a corrente de partida é reduzida para cerca de 1/3 da corrente nominal. No entanto, o torque disponível também é reduzido na mesma proporção. Conexão triângulo Após o motor atingir uma velocidade próxima à nominal (geralmente entre 80% e 90%), ele é reconectado em triângulo. Na configuração triângulo, as bobinas recebem a tensão de linha completa, permitindo que o motor opere em sua potência nominal. Componentes principais Três contatores: Um para a conexão estrela (K3), outro para a conexão triângulo (K2), e o terceiro para alimentação principal do motor (K1). Temporizador (T): Controla o tempo necessário para a transição da conexão estrela para triângulo. Sequência de operação O botão de partida é acionado, energizando o contator principal (K1) e o contator estrela (K3). O motor começa a girar em configuração estrela. Após o tempo configurado no temporizador, o contator estrela é desligado, e o contator triângulo (K2) é acionado. Isso reconecta o motor na configuração triângulo. O motor opera normalmente em triângulo até que seja desligado. Partida Estrela-Triângulo para Motor Trifásico Diagrama Elétrico do Circuito de Força 245 Disjuntor Motor Borne para Fase/Neutro/Terra Borne para Fase Borne para Fase/Terra Motor Trifásico Contator de Força Contator de Força Contator de Força Exemplo 12 246 Diagrama Elétrico do Circuito de Controle Disjuntor Monopolar Borne para Fase/Neutro Botão de Pulso Com Contato NA Botão de Pulso Com Contato NF Contato Auxiliar NA do Disjuntor Motor 1 Bobina e Contato NF Contator K3 Bobina e Contato NA Contator K1 Bobina e Contato NF Contator K2 Bobina e Contato Temporizador 247 Exemplo 13 Partida direta para motor monofásico Neste exemplo, demonstrarei uma partida de motor monofásico que é bem simples, porém por usada, porque normalmente motores monofásicos são de pequeno porte, então não é muito empregado em Comandos Elétricos, mas é legal que você conheça. Veja os componentes que serão utilizados. Circuito de Força X1 - Bornes Q1 - Disjuntor Monopolar K1 - Contator de Força M1 - Motor Monofásico Circuito de Controle X1 - Bornes Q2 - Disjuntor Monopolar S1 - Botão de Pulso (vermelho) com Contato NF S2 - Botão de Pulso (verde) com Contato NA K1 - Bobina e Contato Auxiliar NA e NF do Contator de Força Diagrama Elétrico do Circuito de Força 248 Borne para Fase/Neutro/Terra Motor Monofásico Contator de Força Disjuntor Monopolar Borne para Fase/Neutro/Terra 249 Diagrama Elétrico do Circuito de Controle Borne para Fase/Neutro Contato Auxiliar NA do Contator de Força Bobina do Contator de Força Botão de Pulso Com Contato NA Botão de Pulso Com Contato NF Disjuntor Monopolar Agradecimento 250 Agradeço profundamente por dedicar seu tempo e esforço para estudar Comandos Elétricos comigo. É gratificante saber que você está investindo no seu crescimento e espero, sinceramente, que todo o conhecimento adquirido seja valioso na sua jornada profissional e pessoal. Gostaria de incentivá-lo a continuar estudando e se aprofundando ainda mais nesse universo fascinante da eletricidade. Sempre há algo novo para aprender, e o mercado está em constante evolução, o que torna o aprendizado contínuo uma ferramenta poderosa para se destacar. Além disso, compartilhe seu conhecimento com outras pessoas. Ensinar é uma das melhores formas de consolidar o que sabemos e, ao mesmo tempo, contribuir para o crescimento de quem está começando. Juntos, podemos formar uma corrente de aprendizado que beneficia a todos. Seu empenho já é um grande passo, e eu estou torcendo para que essa jornada seja cheia de conquistas e realizações. Continue firme e não desista, porque o sucesso está no caminho daqueles que perseveram. Qualquer dúvida pode me chamar no whatsapp +55 31 99928-8142. Fico à disposição. Abraço. Fernando Santana Engenheiro Eletricista 7Carga Um comando simples pode ter o comando elétrico e o acionamento elétrico no mesmo componente, por exemplo, um interruptor ligando uma lâmpada. O interruptor é o comando e o acionamento elétrico. Em comandos mais complexos isso é de forma individual. Abaixo temos um exemplo. Neste exemplo existe uma alimentação de 440V em corrente alternada com três fases, um Comando Elétrico feito através de botões e contatores. Sendo que o acionamento elétrico é feito pelo contator de força. E como carga teremos o motor trifásico acoplado a uma bomba. 13 Cabo Alimentação do Motor Motor Elétrico Bomba Cabo de Alimentação dos Comandos Elétricos Painel Elétrico 440Vca 3F Comandos Elétricos 14 Veja a seguir uma definição simples de cada parte do fluxograma: Alimentação Elétrica - Refere-se ao fornecimento de energia elétrica a um dispositivo ou sistema. Ela pode ser proveniente de diversas fontes, como redes de energia pública, geradores, baterias ou painéis solares. A alimentação elétrica é essencial para o funcionamento de aparelhos elétricos e eletrônicos, e pode variar em termos de tensão, corrente e tipo de corrente (alternada ou contínua). Comando Elétrico - Refere-se a um conjunto de dispositivos e técnicas utilizadas para controlar máquinas e equipamentos elétricos, automatizando seu funcionamento. Eles são fundamentais em sistemas industriais e automação, permitindo que os operadores iniciem, interrompam, ajustem e protejam o funcionamento de motores e outros dispositivos elétricos. Acionamento Elétrico - Refere-se ao conjunto de componentes utilizados para controlar e movimentar máquinas e equipamentos elétricos, como motores. É uma área fundamental na automação industrial e em muitos outros setores, permitindo que máquinas e dispositivos funcionem de maneira precisa e eficiente. Exemplo de acionamento elétrico: contatores de força, inversores de frequência, soft-starters, etc. Carga - Refere-se as máquinas e equipamentos que serão controlados pelos acionamentos elétricos. Elas são responsáveis pela transformação da energia elétrica em outro tipo de energia. Por exemplo, lâmpadas, motores, bobinas, resistências, etc. Após entender um pouco de cada parte do fluxograma que citei, você iniciará o aprofundamento da leitura no livro em mais detalhes sobre tudo que envolve os Comandos Elétricos. Sem mais delongas, vamos para a primeira parte. Fundamentos da Eletricidade 15 3 Grandezas Elétricas Nesta primeira parte quero apresentar para você de forma rápida os conceitos das principais grandezas elétricas que você precisa ter compreensão para dominar Comandos Elétricos. Falarei sobre um pouco sobre corrente elétrica, tensão elétrica e resistência elétrica. Não falarei de outras, porque elas são as principais e se você dominar elas, então vai ter sucesso com certeza. Corrente Elétrica Representa o movimento ordenado dos elétrons em um condutor. Ela só existirá quando tivermos um circuito elétrico entre dois potenciais diferentes. Sua unidade de medida é o ampére (A). Existem dois tipos de corrente elétrica: a corrente contínua e corrente alternada. Corrente Contínua (CC) A corrente contínua segue um fluxo contínuo de um potencial para o outro, por exemplo do negativo para o positivo. Esse tipo de corrente é encontrada em fontes de alimentação como baterias e pilhas. 16 Corrente Alternada (CA) A corrente alternada segue o fluxo variável, ora negativo e ora positivo. Seria o mesmo que a corrente ora ir para o lado esquerdo do condutor e ora para o lado direito. Este conceito variável na corrente alternada é conhecido como frequência (Hz), ou seja, quantas vezes a corrente alternada de polaridade durante 1 segundo. A corrente alternada é gerada por usinas hidroelétricas, termoelétricas, fotovoltaicas, eólicas ou um simples gerador. Ela é a corrente elétrica que alimenta as nossas residenciais, porque é possível transmiti-la em longos circuitos elétricos. É importante conhecer estes dois conceitos da corrente elétrica, porque nos Comandos Elétricos iremos utilizar as duas como fontes de alimentação elétrica. Nas aplicações práticas veremos o uso principal da corrente alternada para alimentar as máquinas e equipamentos elétricos, como motores elétricos trifásicos, solenoides, lâmpadas e contatores, enquanto a corrente contínua utilizaremos em sua grande maioria para alimentar apenas contatores, relés e sinaleiros. Existem motores em corrente contínua, mas não vou abordar neste livro, porque é um assunto que tem ficado mais escasso devido a baixa utilização de motores CC. Tensão Elétrica A tensão elétrica, também conhecida como diferença de potencial elétrico, é uma medida da energia potencial por unidade de carga em um circuito elétrico. Em termos simples, é a força que impulsiona os elétrons através de um condutor, como um fio metálico, criando assim uma corrente elétrica. A unidade de medida da tensão elétrica é o volt (V). Quando há uma diferença de potencial entre dois pontos em um circuito, os elétrons tendem a fluir do ponto de maior potencial para o ponto de menor potencial, criando assim uma corrente elétrica. A tensão é fundamental para o funcionamento de dispositivos elétricos e eletrônicos, pois fornece a energia necessária para o movimento dos elétrons e a realização de trabalho elétrico. 17 Resistência Elétrica A resistência elétrica é uma medida da oposição que um material oferece ao fluxo de corrente elétrica. Em outras palavras, é a dificuldade que os elétrons encontram ao se movimentar através de um condutor. A unidade de medida da resistência elétrica é o ohm (Ω). A resistência elétrica (R) de um condutor pode ser determinada pela Lei de Ohm, que estabelece a relação entre tensão (V), corrente (I) e resistência: R = V / I onde: R é a resistência elétrica em ohms (Ω), V é a tensão em volts (V), I é a corrente em amperes (A). De acordo com a Lei de Ohm, a resistência é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à corrente. Materiais diferentes têm diferentes níveis de resistividade, o que afeta a resistência elétrica. Por exemplo, materiais como metais geralmente têm baixa resistividade e, portanto, baixa resistência elétrica, enquanto isolantes têm alta resistividade e alta resistência elétrica. A resistência elétrica também pode ser influenciada pela geometria do condutor e pela temperatura do material. Por exemplo, a resistência de um fio metálico aumenta com o aumento da temperatura. Assim como a corrente elétrica, a tensão elétrica existem tanto para corrente contínua quanto para corrente alternada. Agora que entendemos os conceitos de corrente elétrica, tensão elétrica e resistência elétrica, veremos um pouco dos conceitos sobre circuitos elétricos. Esse próximo tópico é de muita importância, iremos usá-lo o tempo todo quando falarmos de Comandos Elétricos. Tensão Alternada (Vca)Tensão Contínua (Vcc) 18 Os circuitos elétricos são os caminhos por onde a corrente elétrica poderá passar e ao passar por este caminho acontecerá algum efeito de trabalho, tal como acender um lâmpada. Veremos três conceitos dos circuitos elétricos, sendo série, paralelo e misto. É importante que você conheça estes conceitos, porque usaremos durante todo o assunto do livro. Circuito em Série É o circuito elétrico cujo os componentes são ligados um após o outro, esse modo faz com que exista apenas um único caminho para a corrente elétrica. Conheça as características do circuito em série. A corrente elétrica é a mesma em cada ponto do circuito. A tensão elétrica se divide em cada carga. O funcionamento do circuito é dependente, isto é, se uma das cargas for retirada do circuito ou parar de funcionar a outra carga para de funcionar também. Circuito em Paralelo É o circuito elétrico cujo os componentes são ligados um ao lado do outro em relação a fonte, fazendo com que exista mais de um caminho para a corrente elétrica. Conheça as características do circuito em paralelo: A tensão elétrica é a mesma em cada ponto do circuito. A correnteelétrica se divide em cada carga. O funcionamento do circuito é independente, isto é, se uma das cargas for retirada do circuito ou parar de funcionar a outra carga continua funcionando. + - + - Fonte de Alimentação (Vcc) Lâmpada 1 Lâmpada 2 i i i Fonte de Alimentação (Vcc) Lâmpada 2 i i i1 i1 i2 i2 Lâmpada 1 Circuitos Elétricos Circuito Elétrico Circuito Elétrico 19 Circuito em Misto É o circuito elétrico cujo os componentes são ligados de forma mista, ou seja, em série e em paralelo. Ele é o circuito mais comum quando se trata de Comandos Elétricos. + - Fonte de Alimentação (Vcc) Lâmpada 2 i i2 i i1 i1 i2 i2 Lâmpada 1 Lâmpada 3 Nos exemplos acima desenhei todos circuitos elétricos em corrente contínua, porque fica mais fácil o entendimento ao utilizar pilhas e lâmpadas, porque são coisas do cotidiano de qualquer pessoa, mas entenda que se fosse um circuito em corrente alternada o que mudaria seria apenas a fonte de alimentação. E vale ressaltar que lâmpada que é construída para uma fonte de tensão contínua não pode ser ligada em uma fonte de tensão alternada. Circuito Elétrico Exemplos de Circuitos Elétricos Vou mostrar agora alguns exemplos de diagramas elétricos, ou seja, representações ilustrativas de circuitos elétricos que podemos encontrar no cotidiano. Dessa forma você começará a familizarizar com as simbologias e circuitos. Primeiro vou te apresentar as simbologias que usaremos em circuitos alimentados por uma fonte de corrente contínua. Fonte de Alimentação em Corrente Contínua Condutor Elétrico (Fio ou Cabo) Lâmpada Interruptor com Contato Normalmente Aberto (NA) Interruptor com Contato Normalmente Fechado (NF) 20 Exemplo 1 Este primeiro circuito é uma representação do circuito em série com uma lâmpada (H1), um interruptor (S1) e fonte com 12 volts de tensão elétrica contínua. Ao manter o interruptor aberto não existirá corrente elétrica fluindo pelo condutor e por consequência a lâmpada ficará apagada. A lâmpada acenderá apenas quando apertamos o interruptor para que ele feche o contato e a corrente passe por todo o circuito. Interruptor Aberto Interruptor Fechado Fonte Lâmpada Condutor Fonte Lâmpada Condutor Ao interpretar os diagramas elétricos é importante usar a imaginação, porque não existirá animação em um papel. i 21 Exemplo 2 Neste segundo exemplo temos um circuito em série para acender uma lâmpada (H1) com dois interruptores (S1 e S2) e fonte com 24 volts de tensão elétrica contínua. Para acender a lâmpada é preciso que os dois interruptores (S1 e S2) recebam comando de fechar para dar caminho para a corrente elétrica existir no circuito elétrico. Interruptor 2 Aberto Lâmpada Se apenas um interruptor estiver fechado não existirá corrente elétrica no circuito e por consequência a lâmpada ficará apagada. Fonte Condutor Interruptor 1 Aberto Fonte Lâmpada Condutori Interruptor 2 Fechado Interruptor 1 Fechado 22 Exemplo 3 Ainda iremos acender uma lâmpada (H1) com dois interruptores (S1 e S2) e fonte com 24 volts de tensão elétrica contínua, porém os interruptores estarão de forma paralela. Para acender a lâmpada é preciso que apenas um dos dois interruptores (S1 e S2) recebam comando de fechar para dar caminho para a corrente elétrica existir no circuito elétrico. Este exemplo acima é quando precisamos ligar algo de dois lugares diferentes, então teremos dois comandos distintos de liga. Fonte Condutor Lâmpada Interruptor 1 Aberto Lâmpada Interruptor 2 Aberto Condutor Interruptor 1 Aberto Fonte i Interruptor 2 Fechado 23 Interruptor 2 Aberto Interruptor 1 Aberto Interruptor 3 Aberto Exemplo 4 Para acender a mesma lâmpada (H1) usaremos agora três interruptores (S1, S2 e S3) e uma fonte com 48 volts de tensão elétrica contínua, porém os interruptores serão ligados de forma mista, ou seja, série com paralelo. Para acender a lâmpada é preciso que S1 receba comando para fechar e um dos dois interruptores (S2 ou S3) também sejam fechados para dar caminho para a corrente elétrica existir no circuito elétrico. A combinação para ligar a lâmpada pode ser tanto de S1 + S2 fechados ou S1 + S3, caso tente ligar apenas apertando os interruptores S2 + S3 não acontecerá nada com o circuito, porque S1 precisa estar fechado devido estar em série os S2 e S3. Fonte Condutor Lâmpada Lâmpada Condutor Fonte Interruptor 3 Aberto Interruptor 1 Fechado Interruptor 2 Fechado i 24 Observações Nos exemplos utilizados acima eu quiz te apresentar a lógica série, paralela e mista de forma simples e visual. Tanto que o foco era te apresentar o entendimento por onde a corrente elétrica passará pelo circuito afim de acender a lâmpada, por isso utilizei inicialmente a exemplificação com fonte CC, porque a corrente elétrica tem apenas um sentido e fica mais fácil a visualização e imaginação. Outro ponto interessante é quanto ao nível de tensão da fonte. Eu te apresentei três valores diferentes: 12, 24 e 48Vcc. A ideia é te mostrar que nos circuitos elétricos o nível de tensão pode ser diferente de um circuito para o outro. Então fique atento, porque cada componente elétrico foi feito para suporta um nível de tensão. Nos exemplos coloquei lâmpadas que suportam apenas 12Vcc, algumas outras apenas 24Vcc e outras 48Vcc. Então, sempre fique atento ao montar seus Comandos Elétricos. Leia a descrição dos componentes e respeite sempre o nível de tensão de cada um deles. Caso você tenha uma lâmpada por exemplo que deve funcionar em 48Vcc e você injeta 12Vcc, então ela ficará muito fraca ou então nem acenderá, mas se fizer ao contrário a lâmpada irá queimar intantâneamente. No próximo tópico iremos ver alguns exemplos de circuitos utilizando fontes de alimentação em corrente alternada. Primeiro ponto de atenção, a corrente elétrica é alternada então ora ela está no sentido positivo/negativo e ora negativo/positivo, por isso não se apague no sentido da corrente, mas sim no caminho que ela existirá. Conheças as simbologias que usaremos. Fonte de Alimentação em Corrente Alternada (Fase e Neutro) Condutor Elétrico (Fio ou Cabo) Lâmpada Interruptor com Contato Normalmente Aberto (NA) Interruptor com Contato Normalmente Fechado (NF) 25 Exemplo 5 Este primeiro circuito é uma representação do circuito em série com uma lâmpada (H1), um interruptor (S1) e fonte com 127 volts de tensão elétrica alternada. Ao manter o interruptor aberto não existirá corrente elétrica fluindo pelo condutor e por consequência a lâmpada ficará apagada. A lâmpada acenderá apenas quando apertamos o interruptor para que ele feche o contato e a corrente passe por todo o circuito. Este exemplo é identico ao exemplo usado nos exemplos de circuitos com fonte CC, o que mudou é apenas a fonte de alimentação, porém, na prática as caracterísiticas dos componentes elétricos também mudam. Interruptor Aberto Fonte Lâmpada Condutor Interruptor Fechado Fonte Lâmpada Condutor i 26 Interruptor 2 Aberto Exemplo 6 Neste segundo exemplo temos um circuito em série para acender uma lâmpada (H1) com dois interruptores (S1 e S2) e fonte com 220 volts de tensão elétrica alternada. Para acender a lâmpada é preciso que os dois interruptores (S1 e S2) recebam comando de fechar para dar caminho para a corrente elétrica existir no circuito elétrico. Lâmpada Se apenas um interruptor estiver fechado não existirá corrente elétrica no circuito e por consequência a lâmpada ficará apagada. Fonte Condutor Interruptor 1 Aberto Fonte Lâmpada Condutor Interruptor 1 Fechado Interruptor 2 Fechado i 27 Interruptor 1 Aberto Interruptor 2 Aberto Exemplo 7 Ainda iremos acender uma lâmpada (H1) com dois interruptores (S1 e S2) e fonte com 220 volts de tensão elétrica alternada, porém os interruptores estarão de forma paralela. Para acender a lâmpada é preciso que apenas um dos dois interruptores (S1 e S2) recebam comando de fechar para dar caminho para a corrente elétrica existir no circuito elétrico. Observe que neste exemplousei o contato NF (11 e 12) ao invés do NA (13 e 14) pressionado, porque quero também mostra à você a utilização dos contatos NA e NF, porque uma coisa é circuito fechado e aberto, outra coisa é o estado normal do componente elétrico. Fonte Condutor Lâmpada Interruptor 1 Aberto Lâmpada Fonte Interruptor 2 Fechado i 28 Interruptor 2 Aberto Interruptor 1 Aberto Exemplo 8 Para acender a mesma lâmpada (H1) usaremos agora três interruptores (S1, S2 e S3) e uma fonte com 440 volts de tensão elétrica alternada, porém os interruptores serão ligados de forma mista, ou seja, série com paralelo. Para acender a lâmpada é preciso que S1 receba comando para fechar e um dos dois interruptores (S2 ou S3) também sejam fechados para dar caminho para a corrente elétrica existir no circuito elétrico. A combinação para ligar a lâmpada pode ser tanto de S1 + S2 fechados ou S1 + S3, caso tente ligar apenas apertando os interruptores S2 + S3 não acontecerá nada com o circuito, porque S1 precisa estar fechado devido estar em série os S2 e S3. Interruptor 3 Aberto Fonte Condutor Lâmpada Interruptor 1 Fechado Lâmpada Condutor Fonte Interruptor 3 Aberto Interruptor 2 Fechado i 29 Observações Nos exemplos utilizados acima você consegue observar que a lógica série, paralela e mista não mudou nada mesmo alterando a fonte de alimentação. Tivemos apenas alguns detalhes que para simbologia é algo simples, mas que na prática muda os componentes utilizados. Primeiro ponto que vou fixar é quanto ao nível de tensão e qual o tipo, se é contínua ou alternada. Sim, fique muito atento a isso, porque se você errar pode acontecer um problema grave no circuito e até risco em segurança. O segundo ponto é que nos exemplos de 1 a 5 usei apenas contato NA (13 com 14), então toda vez que um deles aparecia fechado é porque o interruptor tinha sido pressionado em campo para acender a lâmpada. Enquanto nos exemplos 6 a 8 usei contato NA (13 com 14) e NF (11 com 12). Isso foi para te mostrar que o funcionamento do circuito tem haver com o estado normal dos contatos. Quando uso o NF (11 com 12) quero dizer que o estado normal dele é fechado no circuito e não houve ninguém pressionado os interruptores. Isso parece algo simples, mas tem todo um racional por trás e quero que você comece a pensar neste racional. No próximo tópicos serão abordados os motores elétricos, porque eles normalmente são as principais cargas, então é importante começarmos por eles. 30 Motores Elétricos CA 31 4 O funcionamento de um motor elétrico é baseado nos princípios do eletromagnetismo. Ele é composto por duas partes principais: o estator e o rotor. Estator: É a parte fixa do motor e contém bobinas de fio enroladas em torno de um núcleo de ferro laminado. Quando uma corrente elétrica é aplicada às bobinas, um campo magnético é criado. Rotor: É a parte móvel do motor e geralmente é composto por um eixo que suporta um conjunto de bobinas ou ímãs permanentes. O rotor fica dentro do campo magnético criado pelo estator. Quando a corrente elétrica é aplicada ao estator, o campo magnético criado faz com que o rotor gire devido à interação entre os campos magnéticos do estator e do rotor. Esse movimento rotativo pode ser utilizado para realizar trabalho mecânico. Os motores elétricos podem ser de corrente contínua (CC) ou de corrente alternada (CA), dependendo do tipo de corrente elétrica utilizada. Em ambos os casos, o princípio básico de funcionamento é o mesmo: a interação entre os campos magnéticos produzidos pelas correntes elétricas gera o movimento rotativo do motor. O que é? Um motor elétrico é um dispositivo que converte energia elétrica em energia mecânica. Ele funciona por meio da interação entre um campo magnético e corrente elétrica, gerando um movimento rotativo que pode ser usado para acionar máquinas e equipamentos. Os motores elétricos são amplamente utilizados em diversas aplicações, desde eletrodomésticos, indústrias até veículos elétricos. Eles são geralmente mais eficientes do que os motores de combustão interna, pois convertem a maior parte da energia elétrica em trabalho mecânico, com pouca perda de energia na forma de calor. Funcionamento Estator Rotor 32 Dentro do livro digital de Comandos Elétricos irei mostra para você apenas os motores em corrente alternada, porque atualmente os motores de corrente contínua estão extremamente escassos para uso de Comandos Elétricos. E dentro do seguimento de motores em corrente alternada nos estudaremos os motores monofásicos e trifásicos. Motores Monofásicos Os motores monofásicos são motores elétricos que foram criados para funcionar com apenas uma fase, sendo normalmente para os níveis de tensão 110Vca ou 220Vca. Uma coisa interessante é que para o nível de tensão 220Vca pode ser usados duas fases de 110Vca, sendo assim ele é pode ser categorizado como um motor bifásico. O motor monofásico possuiu dois enrolamentos: principal e auxiliar. E de acordo com o arranjo auxiliar o motor monofásico pode ser classificado como: 1) Motor de fase dividida 2) Motor com capacitor de partida 3) Motor com capacitor permanente 4) Motor com dois capacitores Características Conheça abaixo as principais características de um motor com capacitor de partida. Apenas o motor de fase dividida que não tem capacitor e o motor com capacitor permanente não tem chave centrífuga. Fora isso todos eles são bem parecidos, então com apenas esta imagem explodida você terá uma noção de todos os demais. Capacitor Rolamento Traseiro Rolamento Dianteiro Rotor Ponta de Eixo Base de Fixação Estator Chave Centrífuga Carcaça 33 Motor de Fase Dividada Este motor contém um enrolamento principal, um enrolamento auxiliar e uma chave centrífuga em fica ligada em série com o enrolamento auxiliar. O enrolamento auxiliar é usado apenas para suporte da partida do motor. Quando a velocidade de rotação do eixo do motor chega em 80% da velocidade nominal, então a chave centrífuga desliga a alimentação do enrolamento auxiliar. Durante operação é energizado apenas o enrolamento principal. Enrolamento Auxiliar Enrolamento Principal Chave Centrífuga L1 L2 Motor com Capacitor de Partida Este motor é bem parecido com o motor de fase partida, mas ele contém um capacitor em série com o enrolamento auxiliar. Esse capacitor é responsável por criar um campo elétrico defasado, que gera um campo magnético rotativo para iniciar o movimento do rotor. Ele também possui uma chave centrífuga para desenergizar o enrolamento auxiliar e capacitor quando atingir 80% da velocidade nominal. Enrolamento Principal Enrolamento Auxiliar Chave Centrífuga Capacitor L1 L2 34 Enrolamento Principal Enrolamento Auxiliar Motor com Capacitor Permanente Este motor assim como os anteriores contém um enrolamento principal, um enrolamento auxiliar e um capacitor. Ele não contém chave centrífuga, então o enrolamento auxiliar e o capacitor estarão energizado durante a partida e operação do motor. Enrolamento Auxiliar Enrolamento Principal Capacitor L1 L2 Motor com Dois Capacitores O motor com dois capacitores é resultado da combinação do motor com capacitor de partida e o motor com capacitor permanente. Quando o rotor atinge 80% da velocidade, então a chave centrífuga desenergiza o capacitor da partida e mantém energizado o enrolamento auxiliar, o capacitor permanente e o enrolamento principal. Chave Centrífuga Capacitor Capacitor L1 L2 35 Esquema de Ligação Os motores monofásicos são fabricados com dois, quatro ou seis terminais para ligação. Conforme a quantidade de terminais é possível ter aplicações diferentes, por exemplo, ligar em 110Vca ou 220Vca, girar o eixo horário ou anti-horário. Dois Terminais Os motores com dois terminais funcionam apenas um nível de tensão: 110Vca ou 220Vca, ou seja, se comprou um motor para 110Vca, então nunca conseguirá ligá-lo com 220Vca. Eles não aceitam inversão de rotação do eixo do motor. 127Vca L1 L2 T1 T2 O motor já vem ligado internamente para funcionarapenas em 127Vca. Se por um acaso for ligado em 220Vca, existirá o risco de danificar os componentes elétricos. Para 127Vca 220Vca L1 L2 T1 T2 Para 220Vca O motor já vem ligado internamente para funcionar apenas em 220Vca. Se por um acaso for ligado em 127Vca, o motor pode funcionar, mas ele ficará fraco ou talvez não ter força suficiente para girar o eixo com carga. Talvez com eixo sem carga ele gire normal. 36 Quatro Terminais Os motores com quatro terminais podem funcionar com 110Vca ou 220Vca, ou seja, o mesmo motor pode ser usado em aplicações diferentes só alterando o fechamento. Eles não aceitam inverter a rotação do eixo do motor. Para 127Vca Para 220Vca T1 T3 T2 T4 L1 L2 127Vca T2 T3Emenda 220Vca T4 T1 L1 L2 Para ligar o motor de 4 terminais em 127Vca deve-se unir os terminais T1 com T3 e T2 com T4, depois ligar a fonte de alimentação no L1 e L2. Para ligar o motor de 4 terminais em 220Vca deve-se unir os terminais T2 com T3, depois ligar a fonte de alimentação no L1 e L2. 37 Seis Terminais Os motores com seis terminais possuem três enrolamentos, sendo dois principais e um auxiliar. O primeiro enrolamento recebe a numeração T1 e T2, o segundo recebe a numeração T3 e T4 e o terceiro que é o enrolamento auxiliar recebe T5 e T6. Este tipo de motor pode funcionar em 127Vca ou 220Vca e permitem a inversão de rotação. Para 127Vca Para ligar o motor de 6 terminais em 127Vca deve-se unir os terminais T1, T3 e T5 entre si e ligamos à fase. Unimos os terminais T2, T4 e T8 entre si e ligamos no neutro. N T1 T3 T5 T2 T4 T8 L1 N Para 220Vca Para ligar o motor de 6 terminais em 220Vca deve-se unir os terminais T2, T3 e T8 entre si. O T4 liga-se numa fase, une-se T1 e T5 e liga-se na outra fase. L1 T4 T1 T5 T2 T3 T8 L2 Emenda L1 127Vca 220Vca 38 Inverter a rotação Para inverter a rotação do eixo do motor basta você alterar a ligação dos terminais T5 pelo T8. 127Vca Sentido Horário T1 T3 T5 T2 T4 T8 L1 N T4 T1 T5 T2 T3 T8 L2 Emenda L1 T1 T3 T5 T2 T4 T8 L1 N T4 T1 T5 T2 T3 T8 L2 Emenda L1 127Vca Sentido Anti-Horário 220Vca Sentido Horário 220Vca Sentido Anti-Horário 39 Motores Trifásicos Os motores trifásicos são motores elétricos que foram construídos para funcionar com uma rede trifásica, ou seja, três fases distintas. Dentro desta classe de motores existem diversos modelos, porém iremos estudar apenas o motor mais utilizado mundialmente. O motor que me refiro é o motor de indução trifásico com rotor gaiola de esquilo. Este modelo de motor contém estator e rotor igual todos outros motores, ele pode ser construído com 3 ou 6 enrolamentos. Conforme a quantidade de enrolamentos poderemos realizar fechamentos elétricos diferentes e por consequência conseguimos ligar em níveis de tensão diferentes. Características Conheças as características de um motor de indução trifásico com rotor gaiola de esquilo. Observe a imagem abaixo e veja que são diversas partes que foram o motor, porém a parte na qual circula energia elétrica é apenas no estator, no qual é construído por três ou seus enrolamentos. Este modelo de motor é muito utilizado mundialmente pelo fato de ter uma construção simples e por consequência tem um custo de manutenção mais baixo do que outros modelos. Além disso ele é um motor com alta eficiência energética, durabilidade alta e já existem métodos de controle de velocidade para ele, tal como o inversor de frequência. 40 Fechamento Elétrico Os motores trifásicos podem conter três ou seis enrolamentos, então por consequência vão existir motores com três, seis, nove ou dozes pontas para ligação na caixa de ligação. Conforme o fechamento elétrico conseguiremos alimentar estes motores com níveis de tensão diferente e por consequência usar em locais diferentes o mesmo modelo de motor. Os níveis de tensão mais comum são: 220, 380, 440 e 760Vca. 3 pontas O motor com três pontas é fechado internamente pelo fabricante então pode ser ligado em apenas um nível de tensão. Deve-se conferir a placa de identificação para saber o nível correto. L1 L2 L3 Exemplo: 220Vca L1 L2 L3 380Vca 41 6 pontas O motor com seis pontas não é fechado internamente pelo fabricante. O fechamento elétrico deve ser feito pelo eletricista que irá instalar o motor. Neste caso existe duas possibilidades de fechamento, sendo triângulo ou estrela. O fechamento triângulo é para motores de tensão 220 ou 440Vca, o fechamento estrela para motores em 380 ou 760Vca. 220/440Vca R s T O fechamento para 220/440Vca é sempre em triângulo. Vamos unir 1 com 6 e ligar numa fase, unir 3 com 5 e ligar em outra fase, depois unir 2 com 4 e ligar na última fase. Dessa forma estará fechado para triângulo. 1 6 3 5 2 4 42 s 380/760Vca R T O fechamento para 380/760Vca é sempre em estrela. Primeiro vamos unir 4, 5 e 6 e fazer uma emenda e isolar, depois vamos ligar 1 numa fase, 2 em outra fase e 3 na última fase. 1 6 3 52 4 Emenda Diagrama das caixas de ligação 43 9 pontas Esse tipo de motor pode ser ligado em apenas dois níveis de tensão conforme o fabricante. Ele pode ser ligado em 220/440Vca ou 380/760Vca. Se você comprar um motor que pode ser ligado em 220/440Vca então ele não tem como funcionar em 380/760Vca e vice-versa. 220Vca 440Vca L1 L2 L3 1 7 6 2 4 8 3 9 5 Diagrama pra caixa de ligação de motor 1 2 3 4 7 5 8 6 9 Emenda Emenda Emenda L1 L2 L3 44 1 L1 L3 7 8 3 9 L1 L3 380Vca Emenda L2 2 4 5 6 1 2 3 4 7 5 8 6 9 Emenda Emenda Emenda L2 760Vca Diagrama pra caixa de ligação de motor 45 L1 L1 Emenda 4 1 7 3 9 2 8 L3 12 pontas Esse tipo de motor pode ser ligado em quatro níveis de tensão conforme o fabricante. Ele pode ser ligado em 220, 380, 440 ou 760Vca. Ele é um tipo de motor muito versátil, porque tem diversas aplicações por causa da possibilidade de vários níveis de tensão. 220Vca L2 380Vca 1 7 4 10 2 8 11 5 6 3 9 12220V 220V 220VL3 L2 1 6 7 12 3 9 5 11 2 8 4 10 L3 L2 5 10 116 12 L1 L1 L3 L2 1 7 4 10 5 2 8 11 12 6 3 9 220V 46 L1 Emenda 1 12 11 Emenda 2 440Vca L3 L2 Emenda Emenda 3 2 10 9 6 4 7 5 8 L3 L2 L1 1 4 7 10 2 5 8 11 220V 3 220V12 9 6 L1 760Vca L3 L2 Emenda Emenda Emenda 3 4 7 58 6 9 12 10 11 Diagrama pra caixa de ligação de motor L1 L2 L3 1 1 4 7 10 11 12 9 6 3 8 5 2 220V 47 Componentes Elétricos 48 5 Para se tornar um Especialista em Comandos Elétricos é necessário que você conheça todos os componentes elétricos e seus detalhes, a fim de saber como utilizar. Já vimos no livro sobre os motores elétricos, então agora aprenderemos mais sobre os componentes elétricos dos Comandos Elétricos e Acionamentos Elétricos. Dessa forma teremos visto toda as partes que põem o sistema. É aqui que está a maior dificuldade dos profissionais, porque eles não conhecem em detalhes os componentes elétricos, então sofrem na hora montar ou fazer uma manutenção. Por isso, no próximo tópico você verá cada componente elétrico em sua integridade seguindo os critérios a seguir: o que é tipos características instalação ligação simbologia aplicação em diagrama elétrico aplicação em painel elétrico testes Serão mostradas imagens reais dos componentes afim de você familiarizar-se com eles. Aconselho que você estude esse livro mais de uma vez, porque quanto mais você estudá-lo, mais aprenderá e terá facilidade no dia a dia de trabalho. 49 Botões e Chaves 50 Os botões e chaves são componentes eletromecânicos que foram construídos para ser o meio de interação de um ser humano com uma máquina elétrica, a fim de enviar um comando para a máquina executar, tal como ligar ou desligar. Exemplo de Aplicação Deseja-se ligar uma bomba de sucção de água de um poço artesiano de forma manual para realizar testes no funcionamento do sistema de bombeamento de água. Pode ser instalado um painel elétrico com um contator e dois botões de pulso. O contator será responsável por ligaro motor, um dos botões responsável por ligar o contator e o outro botão por desligar o contator. Dessa forma será uma operação segura para o sistema elétrico e para o usuário. Veja a seguir alguns modelos de botões e chaves: O que é? Botão ON/OFF Chave com 2 posições Botão Congumelo Botão de Pulso 51 Botão de Pulso sem Retenção Existem diversos tipos de botões e chaves, porém vou te apresentar apenas os modelos mais comuns utilizados em painéis elétricos e seus respectivos funcionamentos. Uma observação, não fique atrelado a cor, porque existem diversas cores para todos tipos. A cor vai conforme o que você deseja representar, por exemplo, a cor verde pode ser para ligar e vermelho para desligar. Tipos e Funcionamento Botão de Pulso com Retenção: Ao ser pressionado mudará o estado do contato e ele fica retido. Por exemplo, se ele tiver um contato normalmente aberto, então ao ser pressionado irá mudar para o estado fechado e ficará retido neste estado. Somente após ser pressionado novamente que voltará ao estado aberto. Botão de Pulso com Retenção Botão de Pulso sem Retenção: Ao ser pressionado ele muda o estado do contato, porém ao retirar a pressão ele volta ao estado inicial. Por exemplo, imagine um contato aberto, ao aberto o botão o contato fecha-se, ao retirar a pressão do dedo do botão, então o contato abre-se novamente. No seu interior ele têm uma mola que empurra o contato para o seu estado normal. Observe que os dois botões acima são bem parecidos e são dos mesmos fabricantes, mas se observar bem verá que eles têm a estrutura de tamanho diferente, porque a parte construtiva para atender ao funcionamento é diferente então ocupa-se um tamanho diferente na parte interna do botão. O correto para identificar cada um é o teste de funcionamento para identificar o real funcionamento, porque nem todos fabricantes tem características construtivas diferentes. 52 Botão ON/OFF: Ele contém dois botões na mesma estrutura. Ao pressionar o botão verde (I) o contato muda de estado e trava-se o botão verde internamente, mas ao pressionar o botão vermelho (O), então destrava-se o botão verde e o contato volta ao estado normal. Existem diversos modelos diferentes de botão ON/OFF, mas todos têm funcionamento de forma similar. Botão Cogumelo: Este botão contém retenção, porque ao ser pressionado muda o estado do contato e fica travado. Para destravar necessita ser girado o cabeçote do botão. Ele tem o nome cogumelo por se parecer realmente com um cogumelo. É muito utilizado como botão de emergência por ser mais fácil de pressionar em uma situação que necessita desligar o equipamento rapidamente. Botão Liga Botão Desliga Botão Cogumelo Chave Seletora: Este é um modelo de chave que ao girar o cabeçote da chave ocorre a comutação dos contatos. Existem diversos modelos de chaves seletoras, desde chaves com 2 seleções ou mais. Algumas são mais robustas que outras, portanto sempre observe as características, mas o princípio de funcionamento é o mesmo. 2 seleções 3 seleções 2 seleções com chave 53 Conhecer as características de um botão ou chave é fundamental para o seu conhecimento técnico, porque isso lhe auxiliaria na hora de montagem, instalação ou manutenção. Na imagem abaixo você verá um exemplo de um botão desmontado, a fim de conhecer cada parte que ele é composto. Vale ressaltar que nem todos são iguais, mas a grande maioria contém as mesmas partes. Características Botão Montado Atuador Porca de Fixação Flange Bloco de Contatos Atuador: É o dispositivo que é pressionado e que faz contato direto com o bloco de contatos. Porca de Fixação: Usada para fixar o atuador em um furo em painel elétrico. Importante que o furo tenha o diâmetro correto do atuador. Flange: Usado para fixar o bloco de contator no atuador. Bloco de contatos: Responsável pela comutação dos contatos e fazer interface direta nos circuitos elétricos. As chaves não são tão diferentes dos botões, porque a finalidade é a mesma que é a comutação dos contatos do bloco. Então, aconselho que você sempre verifique e observe as características de cada componente, porque assim você não terá dificuldades. Basicamente e de forma bem resumida, os botões e as chaves fecham ou abrem algum contato. Esse contato está instalado em algum circuito, seja em série ou paralelo, a função dele interromper a passagem da corrente elétrica ou liberar a passagem. 54 Os botões e chaves são normalmente instalados em portas de painéis elétricos. Primeiro é realizado a marcação na porta do painel para determinar o local exato da instalação, depois fura-se com uma broca de aço e na sequência faz um furo maior utilizando uma serra copo. A serra copo deve ser do diâmetro da parte interna do flange do botão ou chave para não ter folga. Após a furação então você poderá fixar o botão ou chave na porta do painel. Veja a seguir um exemplo da instalação de alguns botões na porta de um painel elétrico. Instalação LIGADODESLIGADO QD ALIM. BOMBA Botão Cogumelo Painel Elétrico Botão ON/OFF 55 A ligação dos botões ou chaves é bem simples, porque após fixado no painel elétrico você deverá conectar os cabos nos parafusos do bloco de contatos. A quantidade de blocos de contatos pode variar conforme a necessidade de cada circuito. Por isso é importante você ter noção de quantos contatos será necessário e também qual tipo de contato (NA ou NF). Abaixo você verá um exemplo de ligação de um botão e de uma chave. Ligação L N Contato Fechado Contato Aberto Sinaleiro Luminoso Desligado Sinaleiro Luminoso Ligado Cabo/Fio Elétrico O circuito acima é apenas um exemplo. Você deverá sempre ligar os botões e chaves em série com o circuito de outros componentes, tal como contatores, relés, sinaleiros luminosos, temporizadores etc. Assim você poderá usá-los para fechar ou abrir circuitos. 56 110Vca Botão de Pulso Chave Seletora 2 Posições 11 12 13 14 X1 X2X2 X1 Circuito em Série Circuito em Série Circuito em Paralelo Circuito em Paralelo Aplicação em Painel Elétrico Painel Elétrico 2 Painel Elétrico 1 Botão ON/OFF Botão Cogumelo Chave Seletora Botão de Pulso sem Retenção Chave Seletora Botão de Pulso sem Retenção 57 Aplicação em Painel Elétrico Painel Elétrico 4 Painel Elétrico 3 Chave Seletora Botão Cogumelo Chave Seletora Botão com Pulso sem Retenção 58 1 2 Aplicação em Diagrama Elétrico Simbologia Simbologia Literal 3 1 - Botão de Pulso com Retenção, Botão ON/OFF e Chave Seletora 2 - Botão de Pulso sem Retenção 3 - Botão Cogumelo 59 Botão Cogumelo Botão de Pulso sem Retenção Botão de Pulso sem Retenção Circuito de Força Circuito de Controle Escala de Continuidade Escala de Continuidade Quando adquirimos um botão/chave novo, nós esperamos que ele venha em perfeito estado de funcionamento, mas pode acontecer dele vir com defeito. Por isso, é importante realizar o teste de continuidade com um multímetro para verificar o funcionamento do componente elétrico. Este teste é muito usado também durante uma manutenção corretiva, a fim de encontrar defeitos nos componentes e circuitos elétricos. O teste de continuidade nada mais é do que um teste de resistência, caso a resistência seja extremamente alta, ou seja, circuito aberto, nada acontece, mas se a resistência for zero, consideramos como circuito contínuo, e nesta situação o multímetro emite um sinal sonoro. Ele nos permite verificar se existe ou não continuidade entre dois pontos, podendo ser utilizado para realizar testes em circuitos elétricos ou eletrônicos. Testes Circuito Aberto Nota: Os testes de continuidade deve ser executado com os componentes elétricos desenergizados, porque o multímetro aplica tensão, então pode acontecer um problema e até danificar o instrumento. 60 Circuito Fechado 3 4 3 4 Pressionar o botão Botão de Puslso Botão de Puslso Pontas de Prova Pontas de Prova Sinaleiros 61Os sinaleiros são dispositivos frequentemente usados para indicar informações importantes, alertas ou instruções em ambientes onde a comunicação visual e sonora é essencial. Eles são comumente encontrados em diversas aplicações, como sinalização industrial, máquinas e equipamentos, entre outros. Tipos Existem dois tipos de sinaleiros, sendo os sonoros e os luminosos. O sinaleiro sonoro tem a função de informar algo através do som, enquanto o sinaleiro luminoso tem a função de informar através da emissão de luz. Veja a seguir alguns modelos de sinaleiros: O que são os sinaleiros? Sinaleiros Sonoros Sinaleiros Luminosos 62 Para que os sinaleiros funcionem é necessário que eles estejam conectados a uma fonte de alimentação. Ao conectar o sinaleiro na fonte irá circular uma corrente elétrica pelo circuito interno do sinaleiro e então ele executará a ação que ele foi projetado. No caso do sinaleiro sonoro ele irá emitir um som e o sinaleiro luminoso irá emitir luz. O mais importante para os sinaleiros é a fonte de alimentação correta, porque existem níveis e tipos diferentes. Alguns sinaleiros funcionam apenas em corrente alternada e outros apenas em corrente contínua. Por isso, tenha muita atenção ao tipo de fonte da alimentação. Leia o manual ou verifique os dados impressos nos sinaleiros antes de instalá-los e energizá-los. Funcionamento Tensão de Alimentação em 220VCA Na imagem acima é possível ver que no próprio sinaleiro vem escrito qual o nível e tipo de tensão deve-se usar o sinaleiro. Por isso, é importantíssimo você ter atenção ao funcionamento. 63 Conhecer as características dos sinaleiros é importante para auxiliar seu conhecimento técnico durante a instalação, manutenção ou montagem. Nas imagens a seguir iremos ver algumas características de um sinaleiro luminoso. A parte estrutural dos sinaleiros tanto no sinaleiro luminoso quanto no sinaleiro sonoro é bem parecida. O que muda normalmente é o circuito interno e a tampa frontal. Características Tampa Frontal Sinaleiro Luminoso Conexões X1 e X2 Fabricante Modelo Ligação Tensão Corrente Nominal Porca de Fixação Corpo do Sinaleiro Norma do Padrão de Fabricação 64 Tampa Frontal Sinaleiro Sonoro Verde: Máquina em perfeita condição de funcionamento, pronta para operar. Vermelho: Estado de alerta, máquina parada, seja por dispositivo de emergência ou de proteção. Amarelo: Alarme de falha, grandezas do sistema, como temperatura, atingindo valor máximo. Branco: Circuito pronto para funcionar, indica que tudo está normal. Azul: Função qualquer que não seja nenhuma acima. Além de conhecer sobre as características é importante também que você entenda o significado de cada cor para sinalização, porque cada cor tem que passar uma informação diferente. Vale ressaltar que para os sinaleiros sonoros a cor não é tão importante, porque neste caso o sinal sonoro é o foco em questão, mas em alguns locais ela acompanha a mesmo significado das cores dos sinaleiros luminosos. Normalmente no Brasil as cores de sinaleiros luminosos mais usadas são o verde, o vermelho e o amarelo, na qual o verde indica-se que o equipamento está operando, o vermelho o equipamento está parado e o amarelo que o equipamento em falha. 65 LIGADO DESLIGADO QD ALIM. BOMBA Os sinaleiros são normalmente instalados em portas de painéis elétricos. Primeiro é realizado a marcação na porta do painel para determinar o local exato da instalação, depois fura-se com uma broca de aço e na sequência faz um furo maior utilizando uma serra copo. A serra copo deve ser do diâmetro do flange do sinaleiro para não ter folga. Após a furação então você poderá fixar o sinaleiro na porta do painel. Veja a seguir um exemplo da instalação de alguns sinaleiros na porta de um painel elétrico. Instalação Painel Elétrico Sinaleiro Luminoso Verde FALHA Sinaleiro Luminoso Vermelho Sinaleiro Sonoro 66 A ligação dos sinaleiros luminosos e sonoros é bem simples, porque existem apenas duas conexões via parafusos (X1 e X2) para conectar os cabos de alimentação. Na imagem abaixo coloquei um exemplo de ligação. Ela sempre será em série com o circuito que irão ligá-los. No caso abaixo eu coloquei um botão em série com o sinaleiro luminoso e uma chave seletora em série com o sinaleiro sonoro. Ligação L N Contato Fechado Contato Aberto Sinaleiro Sonoro Desligado Sinaleiro Luminoso Ligado Cabo/Fio Elétrico Uma coisa importante a dizer é que nem sempre os sinaleiros estarão sendo ligados por um botão ou chave. Eles podem ser alimentados via uma série de contatos, por exemplo de contatores, relés de interface, relé térmico, disjuntor etc. 67 11 12 13 14 X1 X2 X1 X2 110Vca Botão de Pulso Chave Seletora 2 posições Aplicação em Painel Elétrico Painel Elétrico 1 Painel Elétrico 2 Sinaleiro Luminoso (Verde) Sinaleiro Luminoso (Amarelo) Sinaleiro Luminoso (Verde) Sinaleiro Luminoso (Amarelo) 68 Aplicação em Painel Elétrico Painel Elétrico 4 Painel Elétrico 3 Sinaleiro Luminoso Sinaleiro Luminoso Sinaleiro Luminoso 69 Aplicação em Painel Elétrico Painel Elétrico 5 Sinaleiro Sonoro Painel Elétrico 6 Sinaleiro Sonoro 70 Aplicação em Painel Elétrico Painel Elétrico 8 Painel Elétrico 7 Sinaleiro Sonoro Sinaleiro Sonoro 71 Simbologia para Sinaleiro Luminoso Simbologia Literal Sinaleiro Luminoso Aplicação em Diagrama Elétrico 72 Sinaleiros Luminosos Simbologia para Sinaleiro Sonoro Simbologia Literal Aplicação em Diagrama Elétrico H Sinaleiro Sonoro 73 Sinaleiro Sonoro Quando adquirimos um sinaleiro novo ou queremos saber se um sinaleiro está funcionando é importante realizar o teste de funcionamento. Este tipo de componente é mais adequado realizar o teste aplicando tensão elétrica. O teste é bem simples, você irá conectar o sinaleiro a uma fonte de alimentação, mas sempre respeitando o nível de tensão. Exemplo: Você quer saber se um sinaleiro luminoso de 24Vcc irá acender quando receber tensão, então você deverá ligá-lo à uma fonte de 24Vcc em série com um botão de pulso. Se acender é porque o sinaleiro está bom, senão acender é porque está danificado. O mesmo pode ser feito com o sinaleiro sonoro, a diferença é que neste caso ele emitirá um som ou não. Testes 74 N F + - IMPORTANTE: Tenha muita atenção ao nível de tensão do sinaleiro. Verifique o corpo do sinaleiro e identifique o nível correto. Nunca ligue em nível diferente, porque pode danificar instantaneamente o sinaleiro. Sinaleiro Luminoso Botão de Pulso p/ Ligar Fonte 24Vcc 110Vca Contator Elétrico 75 O que é? Um contator elétrico é um dispositivo eletromecânico utilizado para ligar e desligar máquinas e equipamentos elétricos de forma remota, ou seja, você pode ligar algo que está longe do seu campo de visão. Os contatores estão sempre presentes quando pensarmos em Comandos Elétricos. Funcionamento O contator elétrico funciona com um interruptor, porém ele é projetado para suportar correntes elétricas maiores do que de um interruptor simples e tem mais contatos elétricos. Ele é constituído basicamente de um núcleo ferromagnético bipartido, uma bobina eletromagnética, molas e os contatos elétricos (NA ou NF). Ao aplicar uma tensão elétrica na bobina, ela criará um campo magnético que será induzido no núcleo fixo e por consequência irá atrair o núcleo móvel para perto do núcleo fixo. Os contatos elétricos estão fixados no núcleo, então eles comutaram dos contatos, o que está aberto fecha-se e o que está fechado abre-se. Quando a bobina está energizada as molas fazem pressão para empurrar o núcleo móvel, porém a força criada pela bobina é maior do que a força das molas. Ao retirar a tensão da bobina, as molas empurrarão o núcleo móvel para longe do núcleo fixo e assim os contatos elétricos retornaram ao seu estado normal. O funcionamento do contator elétrico é bem simples, porémo que mais confunde os profissionais é quanto ao esquema de ligação, porque é necessário de um circuito individual que alimentará a bobina (A1 e A2) e outros circuitos utilizam os contatos elétricos do contator, seja para ligar uma iluminação, um motor elétrico ou até mesmo fazer apenas o intertravamento em circuitos de segurança. Tipos de Contatores Elétricos Existem dois tipos de contatores, sendo o contator de força que é usado para controle o circuito de força das máquinas e equipamentos elétricos e o contator auxiliar que é usado para os circuitos elétricos auxiliares, tal como intertravamento, segurança e sinalização. 76 Características dos Contatores Conheça as principais características dos contatores elétricos: Conexões da Entrada de Força - São onde conectamos os cabos da alimentação da energia elétrica da rede. Conexões de Saída de Força - São onde conectamos os cabos que alimentaram a máquina/equipamento elétrico. Conexões da Bobina - São onde conectamos os cabos para alimentar a bobina. Toda vez que energizada o contator irá ligar. Carcaça Isolante - Responsável por manter todos componentes alocados, protegidos e seguros. Ela também protege os profissionais por choque elétrico em caso de toque acidental. Fabricante - Responsável pela construção do contator de força. Modelo - Código para identificar os diferentes modelos de contator de força de cada fabricante. Base de Fixar em Painel Elétrico - Usado para fixação do painel elétrico, sendo que pode ser via parafuso ou via trilho. Tensão Nominal - A tensão máxima suportada pelo contator de forma segura. Indicador Ligado/Desligado - Ele movimenta conforme o contator é energizado, então é possível através deste indicador saber em qual estado ele está. Conexões de Entrada e Saída dos Contatos Auxiliares - São onde conectamos os cabos para utilizar os contatos auxiliares em circuitos auxiliares, ou seja, para intertravamento, segurança ou sinalização. 77 Base para Fixar em Painel Elétrico Contator de Força O contator de força é projetado para ligar/desligar alguma máquina/equipamento elétrico tal como um motor elétrico. Ele contém três contatos de força que suportam correntes maiores que de um contator auxiliar. No mercado atual existem contatores de força de pequeno porte que suportam pequenas correntes, por exemplo de 9A, mas também existem contatores de força de grande porte que podem suporta correntes de 1250A por exemplo. Conforme maior a capacidade de corrente nominal maior será seu tamanho, mas o princípio de funcionamento é mesmo. Todos contém núcleo, bobina, contatos de força e contatos auxiliares. Conexões da Saída de Força (2T1, 4T2 e 6T3) Conexões da Bobina (A1 e A2) Conexões da Entrada de Força (1L1, 3L2 e 5L3) Conexões dos Contatos Auxiliares (13-14/21-22) Fabricante Modelo Carcaça Isolante 78 Exemplos de Contatores de Força Veja a seguir alguns modelos de contatores de força: 79 Contator de Força Fabricante JNG Mini Contator de Força Fabricante WEG Contator de Força Fabricante WEG Contator de Força Fabricante Siemens Contator de Força Fabricante Schneider Contator de Força Fabricante ABB Contator Auxiliar Os contatores auxiliares são utilizados para complementar os comandos elétricos de uma máquina. Eles possuem vários contatos que suportam corrente baixa e que podem ser contatos normalmente abertos, contatos normalmente fechados ou ainda combinações destes dois tipos de contatos. Conexões da Saída dos Contatos Auxiliares (14, 22, 32 e 44) Conexões da Entrada dos Contatos Auxiliares (13, 21, 31 e 43) Conexões da Bobina (A1 e A2) Indicador (Ligado/Desligado) Fabricante Base para Fixar em Painel Elétrico Tensão Nominal Carcaça Isolante Os contatos do contator auxiliar podem ser usados para intertravamentos, acender sinaleiros sonoros ou luminosos, ou simplesmente criar algumas lógicas que fazem controle de um processo e até mesmo podem ser usados para suprir uma demanda de falta de contatos auxiliares de um contator de força. Então neste último caso você precisa ligar a bobina dele em paralelo a bobina do contator de força, para que eles trabalham de forma simultânea. 80 Exemplos de Contatores Auxiliares Veja a seguir alguns modelos de contatores Auxiliares: 81 Contator Auxiliar Fabricante JNG Contator Auxiliar Fabricante WEG Contator Auxiliar Fabricante Steck Contator Siemens Fabricante Siemens Contator Auxiliar Fabricante Schneider Contator Auxiliar Fabricante ABB Instalação O contator elétrico é normalmente instalado em um painel elétrico através do uso de um trilho, este trilho é fixado por parafusos no chassi do painel elétrico. A fixação e remoção do contator no trilho é bem simples, porque nele existe um engate rápido fabricado para fixação em trilho e isto facilita muito na instalação. Veja a seguir um exemplo da instalação dos contatores em um chassi de painel elétrico. ad Chassi do Painel Elétrico Canaletas Trilho Parafuso de Fixação do Trilho Parafuso de Fixação do Trilho Contator de Força No exemplo da imagem acima coloquei a representação do contator de força e contator auxiliar. Observe que o contator auxiliar é bem menor, comparado ao contator de força e isso é devido a capacidade de corrente de trabalho dos contatos. 82 Contator Auxiliar Ligação do Contator de Força O contator de força deve ser ligado em série com a fonte de alimentação e a carga que se deseja ligar/desligar de forma remota. Dessa forma ele controlará a corrente que chega no equipamento elétrico. No exemplo abaixo utilizei um motor trifásico para ser controlado pelo contator de força. Observe que as três fases passam pelo contator de força, assim toda vez que o contator estiver desligado o motor permanecer desligado e assim vice-versa. Contator De Força Motor Trifásico Alimentação da Bobina Cabos Elétricos F1 F2 F3 Fonte de Alimentação Saída para a carga 83 1 3 5 2 4 6 A2 A1 U V W Ligação da Bobina do Contator de Força Contator De Força A alimentação da bobina normalmente vem de um circuito de comando, na qual existe uma lógica que determina quando ligar ou quando desligar o contator de força, afim de ligar/desligar o motor elétrico em um determinado processo. No circuito abaixo utilizei um botão de pulso para ligar a bobina do contator de força e te mostrar um exemplo de como iremos alimentar a bobina, porque ela é responsável por fechar/abrir os contatos de força e auxiliares. 84 A2 A1 É importante atentar ao nível de tensão da bobina do contator de força, porque existem diversos níveis. Os mais comuns são 24Vcc, 24Vca, 48Vcc, 110Vca, 110Vcc, 220Vcc, 220Vca e 440Vca. Botão de Pulso p/ Ligar L N 13 14 Ligação do Contator Auxiliar O contator auxiliar é ligado de forma bem parecida com o contator de força, porém a bobina dele normalmente fica no mesmo nível de tensão dos circuitos ligados em seus contatos auxiliares. Importante ter atenção ao nível e tipo de tensão da bobina, porque existem contatores auxiliares que funcionam em corrente contínua ou alternada. Os contatos auxiliares são ligados em série com o que deseja-se ligar/desligar. Veja um exemplo a seguir. L N No exemplo acima utilizei uma chave seletora para ligar o contator auxiliar K1. Após o contator auxiliar K1 ligado, então liga-se o sinaleiro verde e o contator auxiliar K2. A ideia que quero passar é que um contator auxiliar pode intertravar com outros circuitos. Cada circuito é ligado em um contato do contator auxiliar, seja ele aberto ou fechado. A forma que você utilizará o contator auxiliar vai depender do racional do circuito que deseja controlar. Contator Auxliar K1 Contator Auxliar K2 Sinaleiro Luminoso Verde Chave Seletora Cabos/Fios Elétricos 85 220Vca 13 14 A1 4313 14 44 A2 A1 A2 X1 X2 Aplicação em Painel Elétrico Painel Elétrico 2 Contator de Força Painel Elétrico 1 Contator de Força 86 Contator Auxiliar Aplicação em Painel Elétrico Painel Elétrico 4 Painel Elétrico 3 Contator Auxiliar Contator de Força Contator