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Universidade Federal do Ceará – Departamento de Engenharia Elétrica 96 Materiais, Equip. e Inst. Elétricas Prediais - Manual de Práticas de Laboratório, 2019.1 PRÁTICA 5: COMANDOS ELÉTRICOS PARA MOTORES – PARTIDA DIRETA 1. OBJETIVOS Conhecer as principais representações dos equipamentos nos diagramas de comando. Entender como se faz a leitura de um diagrama de comando. Conhecer os principais tipos de partida em motores. Realizar a partida direta de um motor. 2. PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS E SUAS REPRESENTAÇÕES NO DIAGRAMA DE COMANDOS 1) Contatores: O contator possui a função de comando, seccionamento e controle dos circuitos alimentadores de cargas, como os motores. O contator é constituído de uma bobina que, quando alimentada, cria um campo magnético no núcleo fixo atraindo o núcleo móvel e por consequência fechando o circuito. Cessando a alimentação da bobina, é interrompido o campo magnético, provocando o retorno do núcleo por molas. Assim, podemos distinguir as quatros principais partes de um contator observando a Figura 5.1. Figura 5.1: Representação dos elementos de um contator. A bobina representa a entrada de controle do contator que, ao ser ligada a uma fonte de tensão, circula na mesma corrente elétrica criando um campo magnético que envolve o núcleo de ferro. A representação dos terminais da bobina é A1/A2. Universidade Federal do Ceará – Departamento de Engenharia Elétrica 97 Materiais, Equip. e Inst. Elétricas Prediais - Manual de Práticas de Laboratório, 2019.1 O contator possui contatos principais e auxiliares. Os contatos para circuitos principais (contatos de força) são representados com a numeração de 1 a 6 (1 – 2; 3 – 4; 5 – 6), significando que para cada terminal marcado com um número ímpar, corresponde outro terminal marcado com um número par imediatamente subsequente, porém também podem ser representados por letras e índices numéricos (L1 – T1; L2 – T2; L3 – T3). Deve-se atentar para as referências dos contatos 1 – 3 – 5 ou L1 – L2 – L3 pois estes devem ser conectados no lado da fonte (lado da rede de alimentação) e os contatos 2 – 4 – 6 ou T1 – T2 – T3 devem ser conectados no lado da carga, no nosso caso um motor de indução trifásico. Um contator principal possui ainda contatos auxiliares, que são utilizados para fins de comando, estabelecer a alimentação da bobina do contator (selo), trava, sinalização, etc. Figura 5.2: Contator, contatos auxiliares e acoplamento de disjuntor motor. Universidade Federal do Ceará – Departamento de Engenharia Elétrica 98 Materiais, Equip. e Inst. Elétricas Prediais - Manual de Práticas de Laboratório, 2019.1 Um contator principal, deve possuir 3 (três) contatos de força, e um ou mais contatos auxiliares. Os contatos de força são contatos normalmente abertos (NA), e os contatos auxiliares podem ser normalmente aberto (NA) ou normalmente fechado (NF). Os contatos auxiliares são identificados por números com dois dígitos, sendo o 1° ordinal e o 2° funcional, onde os números compostos por dois dígitos com terminação 1 e 2 são contatos normalmente fechados (NF) (Ex. 21 – 22; 31 – 32; etc). Já os contatos auxiliares representados com números de dois dígitos terminados com 3 e 4 são contatos normalmente abertos (NA) (Ex. 13 – 14; 43 – 44; etc). Entende-se por contatos normalmente aberto (NA), aqueles que, enquanto a bobina do contator estiver desenergizada, os mesmos estarão abertos (seccionados) pela ação da mola. No instante em que se estabelece tensão na bobina, a força magnética desta vence a força mecânica da mola, fazendo com que os contatos que estavam abertos, fechem. Cessando a ação da força magnética, a mola retorna a sua posição normal, fazendo com que os contatos voltem a abrir. Processo semelhante é realizado de modo inverso nos contatos normalmente fechados (NF). 2) Fusíveis: Destinam-se a proteção contra correntes de curto-circuito. Entende-se por esta última aquela provocada pela falha de montagem do sistema, o que leva a impedância em determinado ponto a um valor quase nulo, causando assim um acréscimo significativo no valor da corrente. Sua atuação deve-se a fusão de um elemento pelo efeito Joule, provocado pela súbita elevação de corrente em determinado circuito. Existem dois principais tipos de fusíveis: a) Fusível NH: Este pode ser traduzido do alemão com a seguinte interpretação: N é originado da palavra Niederspannung, que significa baixa tensão, sendo H originado de Hochleistung, que significa alta capacidade. Esse dispositivo de manobra é utilizado com o objetivo de interromper a corrente do circuito pela fusão de seu elo fusível, sendo o mesmo envolto em areia para propiciar a extinção do arco elétrico. Os efeitos limitadores de corrente dão- se por efeitos térmicos da corrente. O fusível NH apresenta na sua curva característica uma faixa de sobrecarga onde ocorre o desligamento com o retardo, isto é, um tempo de atuação longo o suficiente para ligar-se um motor, considerando sua corrente de partida, Universidade Federal do Ceará – Departamento de Engenharia Elétrica 99 Materiais, Equip. e Inst. Elétricas Prediais - Manual de Práticas de Laboratório, 2019.1 sem que se funda o elo fusível. Esses fusíveis, em construção especial, aplicam-se a outras funções, como por exemplo para a proteção de tiristores, em dispositivos eletrônicos e de acionamento microprocessados, que nessa situação tem uma característica ultra rápido. Figura 5.3: Fusível NH. b) Fusível Diazed: Este fusível tem por função proteger os circuitos parciais contra curtos-circuitos. Os fusíveis diazed são elementos limitadores de corrente, para aplicação geral, mas que devem ser usados preferencialmente na proteção dos condutores da instalação, circuitos de iluminação, circuitos de comando e em circuitos de força de motores de pequeno e médio porte. Figura 5.4: Fusível diazed. Universidade Federal do Ceará – Departamento de Engenharia Elétrica 100 Materiais, Equip. e Inst. Elétricas Prediais - Manual de Práticas de Laboratório, 2019.1 3) Botoeiras: As botoeiras são chaves elétricas acionadas manualmente que são acionadas através de impulso mecânico ao acionar-se o botão ou manopla, retornando a posição inicial após cessar o impulso. De acordo com o tipo de sinal a ser enviado ao comando elétrico, as botoeiras são caracterizadas como pulsadoras ou com trava. Existem diversos elementos que compõem os diversos tipos de botoeiras. Existem botoeiras com contatos normalmente abertos (NA), contatos normalmente fechados (NF) e botoeiras de comando duplo possuindo tanto contatos normalmente abertos como contatos normalmente fechados. A botoeira normalmente fechada (NF) é utilizada para desativar o circuito. Devem-se observar as cores normatizadas, vermelho é utilizado para o botão desliga. A botoeira normalmente aberta (NA) é utilizada para ativar o circuito. Suas cores podem ser: amarela, preta, verde, branca ou transparente. Figura 5.5: Botoeiras e sinalizadores. Universidade Federal do Ceará – Departamento de Engenharia Elétrica 101 Materiais, Equip. e Inst. Elétricas Prediais - Manual de Práticas de Laboratório, 2019.1 4) Sinalizadores: Os sinalizadores são equipamentos de comandos elétricos com a finalidade de sinalizar uma ocorrência ou status de um equipamento ou máquina. Os sinalizadores são fabricados de diversas cores e formas. Os sinalizadores luminosos são os mais utilizados nos painéis de comando, pois com esse elemento é possível monitorar todo sistema da planta industrial. 5) Relés de proteção de falta de fase: A função desse relé é de alertar o responsável pela manutenção do sistema que está faltando uma fase ou neutro, ou ainda que o sistema está assimétrico, por meio de sirene ou sinalizador visual. O contato do relé de proteção de falta de fase pode ainda, desligaruma máquina, um motor, parte do sistema ou todo sistema. Figura 5.6: Relé de proteção de falta de fase. Universidade Federal do Ceará – Departamento de Engenharia Elétrica 102 Materiais, Equip. e Inst. Elétricas Prediais - Manual de Práticas de Laboratório, 2019.1 6) Relés térmicos: Os relés térmicos são componentes de proteção utilizados em circuitos de comando de motores elétricos. Esse componente é utilizado no circuito para proteção contra sobrecarga. As principais vantagens na utilização dos relés térmicos são. Proteção do circuito contra correntes acima dos valores predeterminados. Não desarma com corrente de pico na partida de motores. Sinaliza o desarme. Permite a utilização de contatos NA e NF para sinalização e comando. Figura 5.7: Relé térmico. 3. SISTEMA DE PARTIDA DE MOTORES Para que um motor seja utilizado de forma mais eficiente possível é necessário que seja adotado um sistema de partida adequado para cada situação de uso. As vantagens Universidade Federal do Ceará – Departamento de Engenharia Elétrica 103 Materiais, Equip. e Inst. Elétricas Prediais - Manual de Práticas de Laboratório, 2019.1 da adoção de um sistema correto prolongam a vida útil do motor, reduz os custos operacionais, além de facilitar os processos de manutenção. Os critérios que devem ser considerados para escolha mais adequada do método de partida envolvem considerações quanto à capacidade da instalação, requisitos da carga a ser considerada, além da capacidade do sistema gerador. 4. PARTIDA DIRETA A partida direta é a maneira mais simples de iniciar o funcionamento de um motor elétrico. Uma partida direta consiste em aplicar uma tensão nominal ao motor, permitindo desenvolver toda sua potência e torque no momento designado, evitando prejudicar seus componentes. Se não for possível dar partida direta em um motor, seja porque a rede elétrica não tem potência suficiente e será alterada durante a partida, ou porque a máquina sofrerá deteriorações mecânicas por não suportar o valor máximo do torque de aceleração produzido pelo motor, ou porque a produção será afetada e os produtos danificados, então deve-se recorrer a algum tipo de partida com tensão reduzida. 5. PROCEDIMENTO PRÁTICO Para a montagem do circuito apresentado, devem-se seguir os seguintes passos: Montar primeiro o circuito de comando e realizar o teste na presença do monitor e/ou professor. Montar o circuito de força e realizar o teste na presença do monitor e/ou professor. Atentar para o tipo de ligação do motor (ligação em delta ou estrela), evitando que seja aplicada uma tensão maior que a nominal em suas bobinas. A alimentação do circuito de comando é realizada em 220 V. Antes da energização verificar se as pontas dos conectores não estão em contato, visto a proximidade no painel e que isso pode gerar um curto-circuito. Observado os pontos acima, faça a montagem da partida direta de acordo com esquema apresentado a seguir: Universidade Federal do Ceará – Departamento de Engenharia Elétrica 104 Materiais, Equip. e Inst. Elétricas Prediais - Manual de Práticas de Laboratório, 2019.1 Figura 5.8: Diagrama unifilar de comando e força representando uma Partida Direta.