Apostila Comandos Eletricos 2009

Sistema de ornecimento ininterrupto de energia elétrica – UPS/ (No-break)

No-break é um sistema cuja unção é ornecer energia condicionada a uma carga, sem interrupção mesmo na alta da energia. Este sistema é de extrema importância para as instalações elétricas, pois garantirá que os circuitos estejam em uncionamento mesmo diante da alta da energia comercial. Esse é o assunto desta unidade: Sistema de ornecimento ininterrupto de energia elétrica e suas principais topologias. Conheça a composição do sistema.

Composição do sistema O no-break é ormado por quatro componentes: circuito reticador-carregador, banco de baterias, circuito inversor e chave estática.

Circuito retifcador/carregador O circuito reticador/carregador converte tensão alternada em contínua, para alimentação do inversor e carga do banco de baterias. Em algumas topologias, o circuitos reticador e o carregador são independentes, o que normalmente traz beneícios ao banco de baterias.

Banco de baterias O banco de baterias armazena energia para que, durante uma alha de energia elétrica, seja possível alimentar a carga.

Circuito inversor O circuito inversor converte tensão contínua (proveniente do reticador ou do banco de baterias) em tensão alternada para alimentar a carga.

Chave estática Achou importante? Faça aqui suas anotações.

A chave estática transere a carga para a rede em caso de alha no sistema. • Instalações Industriais 71

Topologias principais De acordo com a orma como os circuitos são dispostos em um nobreak, eles podem ser ormados com dierentes topologias. De acordo com a norma NBR 15014, eles podem ser classicados em três topologias distintas. Estude-as a seguir.

No-break Stand-by Na topologia de no-break stand-by, o carregador possui pequena capacidade de corrente de carga e, portanto, não é recomendado para as aplicações que necessitam de longo tempo de autonomia (acima de uma hora). O inversor é dimensionado somente para operações eventuais e por pouco tempo (alguns minutos). Em praticamente 100% dos casos, a orma de onda de saída do inversor é “quadrada”, sendo denominada como semi-senoidal por alguns abricantes, com elevado conteúdo harmônico. Existem duas condições de operação, denidas pela situação da rede de alimentação: a rede presente e a alha na rede.

Rede Presente Quando a rede está presente, a energia é ornecida diretamente pela rede e o no-break apenas recarrega as baterias. Portanto, a carga é alimentada pela rede elétrica, em que a tensão e requência de saída são totalmente dependentes da tensão e requência de entrada. Nessa situação, em um no-break, a chave CH é mantida echada. CH

REDE

SAÍDA CARREGADOR

BATERIA

INVERSOR

DIAGRAMA EM BLOCOS DO NO-BREAK STAND-BY

Falha na Rede Em caso de alha na rede, a energia não é mais ornecida pela rede e o no-break passa a ornecer a energia elétrica. Nessa situação, em um no-break stand-by, a chave CH é aberta e é dada a partida no inversor, conorme gura anterior. A carga passa a ser alimentada pelo conjunto inversor / banco de baterias. Portanto, existem dois modos de operação denidos pela condição da rede : ocorrendo a alta ou o retorno da energia, a carga é transerida da • Instalações Industriais 72

rede para o inversor, e vice-versa. Em ambos os casos, durante a transerência, existe interrupção do ornecimento de energia à carga crítica.

No-break Interativo A topologia de no-break interativo é semelhante à do stand-by, mas se dierencia pela adição de um estabilizador, que alimenta os equipamentos conectados ao no-break. A adição do estabilizador permite que os equipamentos conectados ao no-break recebam uma rede elétrica condicionada, isenta de ruídos de linha e estável. Na gura a seguir é mostrado o diagrama em blocos desta topologia, muito similar ao no-break do tipo Stand-by, exceto pela existência de estabilizador de tensão na saída. Em unção da tensão da rede de alimentação, existem duas condições de operação.

Rede Presente Quando a rede está presente, a energia é ornecida diretamente pela rede e o no-break apenas recarrega as baterias. A chave CH é mantida echada. Através do estabilizador, a carga é alimentada pela rede elétrica, em que a tensão é estabilizada, porém a requência de saída é totalmente dependente da entrada (requência de saída = requência de entrada).

Falha na Rede Em caso de alha na rede, a energia não é mais ornecida pela rede e o no-break passa a ornecer a energia elétrica. Nessa situação, a chave CH é aberta e a carga passa a ser alimentada pelo conjunto inversor/banco de baterias. Como na situação anterior, a tensão é estabilizada graças ao estabilizador. CH

REDE

SAÍDA CARREGADOR

BATERIA

INVERSOR

ESTABILIZADOR

DIAGRAMA EM BLOCOS DO NO-BREAK INTERATIVO

De modo similar ao Stand-by, na ocorrência de alta e de retorno da rede de alimentação, normalmente acontecerá interrupção durante a transerência da carga da rede/estabilizador => inversor e vice-versa. De acordo com a NBR 15014, a topologia apresentada anteriormente é chamada de “convencional” e pode ter algumas variações. As principais são apresentadas a seguir. • Instalações Industriais 73

Interativo Ferrorressonante Os no-breaks do tipo interativo errorressonante uncionam da mesma maneira que o tipo “convencional”, porém utilizam um transormador do tipo errorressonante como estabilizador. Em unção disto, são relativamente pesados, a regulação estática de saída é ruim e existe normalmente elevada distorção harmônica na tensão de saída - em alguns casos é necessário o uso de ltros para harmônicos de terceira e quinta ordem em paralelo com a saída deste trao. Ao longo do tempo, normalmente passam a apresentar elevado ruído sonoro, pois devido ao seu projeto / unção, próximos à região de saturação do núcleo, operam com temperatura elevada.

Interativo de Simples Conversão Nos no-breaks do tipo de simples conversão (também chamados de bidirecionais ou tri-port), um único conversor desempenha as unções de carregador de baterias, condicionador de tensão e inversor (gura 4). Enquanto a rede de alimentação está presente, as baterias são carregadas e a energia é condicionada pelo conversor, mantendo a requência de entrada e saída iguais. Em caso de alha na rede, a chave CH é aberta, o conversor inverte o sentido de potência e passa a operar como inversor, alimentando a carga com a energia das baterias. CH Z

REDE

SAÍDA

BATERIA DIAGRAMA EM BLOCOS DO NO-BREAK INTERATIVO DE SIMPLES CONVERSÃO

No-break On-line Um no-break on-line possui uma dupla conversão de energia: uma em cada estágio. No primeiro estágio, o reticador opera como conversor de tensão alternada (rede) em contínua. No segundo estágio o inversor converte tensão contínua em alternada (saída). Deste modo, os no-breaks geram tensão de saída com amplitude, requência e orma totalmente independentes da entrada. Os no-breaks dessa topologia são os únicos que sempre ornecem tensão senoidal na saída, além de não apresentar interrupção nas transerências de carga. Isso se deve ao ato de que o inversor é responsável por toda a potência ornecida à carga durante todo o tempo de operação. Isso garante à carga uma energia de qualidade com baixíssima distorção harmônica, tensão e requência rigorosamente controladas e indepen• Instalações Industriais 74

dentes da rede elétrica. Além disso, para aumentar a conabilidade do sistema, é adicionada uma chave estática para realizar a transerência da carga do inversor para a rede. Isso se az necessário durante situações de sobrecarga, curto-circuito, alha no inversor ou para a realização de manutenção no equipamento. Sem nenhuma dúvida, esta é a topologia que apresenta a maior conabilidade e robustez, ideal para alimentar cargas críticas. Geralmente, existe circuito independente para a carga do banco de baterias (carregador de baterias), permitindo o gerenciamento voltado às necessidades das baterias, bem como redundância neste ponto (aumento da conabilidade do sistema). O diagrama em blocos dessa conguração é apresentado na gura a seguir.

REDE

SAÍDA RETIFICADOR

INVERSOR

CHAVE ESTÁTICA

NO-BREAK ONLINE COM CHAVE ESTÁTICA CARREGADOR

BATERIA

Esta conguração apresenta extrema conabilidade, operando normalmente pelo inversor e, em caso de sobrecarga (ou até mesmo curtocircuito na saída), sobretemperatura, alha interna ou outro ator que prejudique o ornecimento, a chave estática transere a carga para a rede. Após a normalização da situação, a chave estática retorna a carga para o inversor, sem interrupção.

Rede Presente A gura a seguir mostra o fuxo de potência com rede presente. O circuito reticador alimenta o inversor, enquanto o banco de baterias é mantido carregado pelo circuito carregador de baterias (a carga é continuamente alimentada pelo inversor). Desse modo, a saída tem requência e tensão controladas, independentes da entrada. REDE

SAÍDA RETIFICADOR

CARREGADOR

INVERSOR

BATERIA

DIAGRAMA EM BLOCOS DO NO-BREAK ON-LINE / FALHA DE REDE

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O banco de baterias é isolado do barramento CC através de um diodo, o qual não é polarizado com rede presente. Também pode ser empregado um transistor nessa unção, permitindo maior gerenciamento deste ponto.

Falha na Rede Durante uma alha na rede comercial, o banco de baterias é comutado pela chave ao barramento CC. Assim a energia armazenada no banco de baterias é utilizada pelo inversor para alimentar a carga, sem interrupção ou transerência. A orma de onda da tensão de saída permanece inalterada. A gura a seguir mostra o fuxo de potência do no-break durante uma alha na rede. REDE

SAÍDA RETIFICADOR

CARREGADOR

INVERSOR

BATERIA

DIAGRAMA EM BLOCOS DO NO-BREAK ON-LINE / FALHA DE REDE

Os sistemas on-line operam normalmente com tensão mais elevada no barramento de tensão contínua (utilizam maior número de baterias). Esse ator az com que o rendimento do circuito inversor seja normalmente superior nos sistemas de no-break on-line. Como o inversor é projetado para operação contínua, é possível a aplicação desse tipo de no-break em sistemas que necessitam de autonomias elevadas, bastando apenas o uso de um número suciente de baterias (alguns modelos permitem um número variável delas). Com esta topologia, associada ao rigoroso processo de desenvolvimento e produção das unidades da CP Eletrônica, são obtidos níveis de MTBF ( Tempo médio entre alhas ) acima de 500.000horas (visto pela carga) e, nas amílias mais recentes, se aproximando de 1.000.000 de horas. Atenção: No caso de bancos de baterias em paralelo é recomendado proteção via disjuntor adequado junto a cada banco de baterias, acilitando também sua desconexão para manutenção preventiva / corretiva. Nesta unidade oram estudadas as principais topologias do No-break . Estude a seguir a última unidade: acumulador elétrico.


Acumulador Elétrico

É um dispositivo que transorma a energia química em elétrica e viceversa, podendo assim acumular energia elétrica. Vale citar que as pilhas elétricas não são consideradas acumuladores elétricos, pois não permitem essa reversão de um tipo de energia para outro. Já a bateria é um acumulador elétrico, sobre o qual você vai estudar nesse capítulo.

Bateria As baterias são uma onte de eletricidade de uso comum que criam energia elétrica através de reações químicas. Geralmente são utilizadas como onte portátil de eletricidade ou em situações de emergência, quando outras ontes de energia não estão disponíveis. Como exemplo de locais onde são utilizadas, podemos citar: centrais teleônicas, sistemas de emergência, estações geradoras, plataormas marítimas, subestações, entre outros.

Constituição básica Uma bateria é constituída por: caixa, tampas, placas, eletrólito, conectores de elementos e bornes. A seguir, veja em detalhes cada item.

Caixa A caixa é abricada geralmente de ebonite ou plástico. Divide-se em compartimentos estanques, onde estão alojadas as placas.

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Sumário

Introdução .................................................................................................................................9 Parâmetros Fundamentais de Uma Instalação .............................................................11 Elementos da instalação...................................................................................................... 13 Grandezas elétricas ...............................................................................................................25 Cargas Elétricas .......................................................................................................................29 Dispositivos de proteção..................................................................................................... 35 Dispositivos de manobra.....................................................................................................45 Acionamentos de motores elétricos................................................................................ 59 Sistema de ornecimento ininterrupto de energia elétrica ....................................69 Acumulador Elétrico..............................................................................................................75 Reerências Bibliográcas ................................................................................................... 85


(3) Botão Conectores de elementos

(4) Orifício de geração

Terminal

(2) Tampa Caixa Tabique

Tampas As tampas da caixa são abricadas de ebonite ou plástico e têm um bujão roscado ou de pressão, que pode ser retirado para se vericar o eletrólito.

Placas As placas são eitas de chumbo, envoltas pela solução de eletrólitos e isoladas entre si por separadores. O bujão possui um pequeno oriício que permite o escapamento dos gases resultantes das reações químicas.

Eletrólito Eletrólito é a solução composta de água destilada e ácido sulúrico, que se encontra nos compartimentos da caixa cobrindo as placas. As placas devem estar cobertas pela solução preparada com ácido sulúrico e água destilada e, caso não estejam, deve-se completar o nível da solução com água destilada.

Conectores de elementos Os conectores de elementos são de chumbo e servem para conectar os elementos, podendo ser externos ou internos.

Bornes Os bornes são de chumbo e servem para conectar a bateria à sua instalação. Cada bateria possui dois bornes de saída: Borne Positivo: é o de maior diâmetro e está marcado com um sinal (+) de cor vermelha. Borne Negativo: é o que está marcado com o sinal (-) de cor verde. • Instalações Industriais 78

Principais características As principais características de uma bateria são: tensão e capacidade.

Tensão Depende do número de elementos: três para as de 6 volts e seis para as de 12 volts.

Bateria de 6V

Bateria de 12V

Capacidade Depende do número e superície de suas placas e é expressa em ampères-horas.

Funcionamento da bateria O uncionamento de uma bateria de acumuladores compreende duas ases: processo de carga e processo de descarga.

Carga É o processo de acúmulo de energia em uma bateria. Ocorre quando se az circular uma corrente elétrica (C.C.) por uma bateria, produzindo assim uma transormação química que aumenta a densidade do eletrólito. Dessa orma, acumula-se energia.

Descarga É o processo que ocorre quando a bateria ornece energia elétrica, ocorrendo uma transormação química inversa à do processo de carga. O ácido se combina novamente com o material das placas, diminuindo a densidade do eletrólito.


Instrumentos de controle da bateria de acumuladores Os instrumentos de controle de bateria de acumuladores são utilizados para vericação das condições de uncionamento das baterias e suas cargas. Eles são: densímetro, voltímetro e carregadores.

Densímetro O densímetro serve para medir a densidade do eletrólito. É composto por um elemento futuador com escala graduada dentro de um tubo de vidro, que pode se encher através de uma pera de borracha.

Voltímetro de alta descarga O voltímetro de alta descarga permite a determinação da capacidade da carga da bateria. Isso é eito através da medição da tensão em cada elemento, enquanto este é submetido a uma descarga relativamente alta. É constituído por um cabo isolado, duas pontas de prova, um resistor que produz descarga e um voltímetro. Além disso, possui escala graduada, com zero ao centro, conectado em paralelo com o resistor. O processo de medição ocorre da seguinte maneira: as pontas de prova são utilizadas para erir ortemente os bornes ou pontes de cada elemento da bateria, assegurando assim a circulação da corrente no resistor. A tensão do elemento sob essas condições será medida pelo voltímetro e o valor dessa tensão permitirá conhecer-se o estado da bateria. Se a leitura or inerior a 1,6 V em algum elemento, indicará que ele está em mau estado. Se houver uma dierença maior que 0,2 V entre as leituras dos diversos elementos, a bateria deve ser substituída.

Carregadores Os carregadores são equipamentos reticadores que ornecem energia para a bateria ser recarregada. Os carregadores são ormados por: transormador, reticadores, chave seletora, terminais de saída e instrumentos indicadores. Veja esses elementos e suas descrições a seguir:


Representação esquemática do circuito com um carregador de bateria de 12V Diodo reticador

+

220v 12v

= A

-

Chave seletora Diodo reticador

Transformador

Composição Basicamente uma bateria é composta de um elemento químico, ácido sulúrico e materiais plásticos. Os elementos químicos e o ácido sulúrico reagem acumulando e liberando energia.

Transormadores O transormador é o aparelho que transorma a tensão da linha para o valor necessário.

Retifcadores Como o próprio nome diz, o reticador retica (corrige) a tensão alternada ornecida pelo transormador para a tensão adequada exigida pela bateria.

Chave seletora A chave seletora é utilizada para selecionar a tensão de acordo com a bateria conectada ao circuito de carga.

Terminais de saída Os terminais de saída permitem, por meio de terminais jacaré, a conexão entre o carregador e a bateria.

Instrumentos indicadores Os instrumentos indicadores permitem a leitura da tensão e da corrente de carga. • Instalações Industriais 81

Regimes de carga de baterias Para submeter uma bateria descarregada a um processo de recarga, ela é conectada a uma onte de corrente contínua que permita regular a tensão e a intensidade da corrente de carga. Pode-se, então, escolher entre dois métodos: carga lenta e carga rápida.

Carga lenta É a mais conveniente, sobretudo quando se deve carregar totalmente a bateria. O método recomendado é ajustar a intensidade da corrente no início da carga, a 1/10 da capacidade da bateria em ampères/hora. Por exemplo: Uma bateria de 75 ampères/hora se submeterá a uma corrente de 7,5 A. Outro método utilizado é ajustar a intensidade da corrente a 1 A por placa positiva de cada elemento. Exemplo: Em uma bateria de 15 placas por elemento, sete delas serão positivas, sendo, portanto, o regime de carga de 7A.

Carga rápida Não é aconselhável, pois diminui a durabilidade da bateria, e só deve ser realizado em casos de emergência e durante curtos períodos. A intensidade da corrente de carga pode ser de 75 a 100A para baterias de 6 volts e a metade desses valores para baterias de 12 volts. Observação: quanto mais rapidamente se carrega uma bateria, mais requente se deve controlar a temperatura do eletrólito e o processo de carga, mediante um termômetro e um densímetro. Colocar uma bateria de acumuladores em carga é a operação pela qual é acumulada energia elétrica na bateria para restabelecer seu estado normal de carga. É realizada quando a bateria se tenha descarregado, em razão de requentes ou prolongados arranques, ou grande consumo de energia não restabelecida pelo gerador. Executa-se conectando a bateria a um carregador de baterias.

Processo de execução de cargas em baterias Quando o processo de carga or eetuado com a bateria montada na base onde unciona, desconecte os cabos da mesma. Utilize somente água destilada, para complementar o nível dos elementos. 1º Passo: Limpe e inspecione visualmente a bateria. 2º Passo: Verique o nível do eletrólito e adicione água destilada, se or necessário. 3º Passo: Ponha a bateria em processo de carga. • Instalações Industriais 82

a) Determine a tensão, o tempo e o regime de carga da bateria, de acordo com as características da mesma. b) Conecte os terminais do carregador aos bornes da bateria, observando que a polaridade seja: positivo do carregador (+) com o positivo da bateria (+) e negativo do carregador (-) com negativo da bateria (-).

+

-

Observação: Assegure-se de que o interruptor do carregador esteja desligado. c) Ligue o interruptor do carregador. Durante o processo de carga da bateria, evite centelhas ou chamas em sua proximidade, pois os gases emanados são infamáveis. 4º Passo: Desconecte a bateria do carregador. a) Ao concluir o tempo de carga, desligue o interruptor do carregador. b) Retire da bateria os terminais do carregador. 5º Passo: Meça a densidade do eletrólito da bateria. a) Retire os bujões e verique se o eletrólito cobre as placas. b) Introduza a sonda do densímetro no elemento, pressionando a pera sem chegar a tocar no eletrólito. c) Cheque com a sonda do densímetro até as placas do elemento e aspire lentamente o eletrólito, até que o futuador futue. d) Observe até que número da coluna graduada do futuador corresponde o nível do eletrólito.


Manter o tubo na vertical Não aspirar demasiado o eletrólito O utuador deve estar livre

Tomar a leitura ao nível do olho

e) Repita o processo anterior nos demais elementos e compare as leituras obtidas com as tabelas de densidade do eletrólito. Observação: Se o eletrólito não alcançou a densidade indicada, reponha a bateria em processo de carga. 6º Passo: Coloque os bujões e limpe a parte superior da bateria. 7º Passo: Meça a tensão dos elementos. a) Conecte uma ponta do voltímetro de alta descarga ao borne positivo e a outra ponta ao conector do mesmo elemento, pressionando-o pelo cabo do instrumento.


b) Faça a leitura do instrumento, observando o deslocamento da agulha sobre a escala graduada. c) Repita a prova nos demais elementos e compare as medidas obtidas nas tabelas correspondentes. Realize esta prova rapidamente, para não descarregar o elemento.

Manutenção As baterias não devem ser submetidas a regime de alta descarga por tempo prolongado nem a curto-circuito, pois isso diminui sua vida útil. Deve-se revisar periodicamente o nível do eletrólito, mantendo-se o mesmo um (1) centímetro acima do nível das placas. Além disso, os bornes e os terminais devem se manter limpos, para evitar resistência à passagem da corrente elétrica. Devem estar rmemente apertados e recobertos com vaselina, para se impedir a sulatação. A Manutenção envolve: Vida útil mínima de quatro anos. Mantê-la sempre carregada. Vericação da qualidade da água de adição. Vericação da conservação dos elementos.


Representação Para a representação convencional de cada elemento acumulador, utiliza-se o seguinte símbolo +

-

O traço maior representa o polo positivo (+), e o menor, o polo negativo (-). Depois de estudar essa apostila, você já tem conhecimentos necessários sobre instalações industriais.


Bibliografa

Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão. Disponível em: . Acesso em 22 jun. 2009. Apostila Máquinas e Comandos Elétricos. Escola Técnica Pedro Ferreira Alves 2004. BASOTTI, Márcio Rogério. Eletricidade: Instalações Industriais. Centro de Educação Prossional SENAI de Eletromecânica. Sapucaia do Sul, 2001. 124 p. CORRÊA, Carlos Jesus Anghinoni; DUTRA FILHO, Getúlio Delano. Dispositivos e Comandos Elétricos de Baixa e Média Tensão. CEFET-RS. Pelotas, 2008. Eletricista Instalador Industrial. SENAI. PR. Curitiba, 2003 Fundamentos Básicos de Proteção de Circuitos Elétricos. Disponível em: Acesso em 22 jun.2009. Topologias Principais. Disponível em: . Acesso em 22 jun. 2009.


a) Tomadas para ambientes normais (IP – 00) b) Tomadas para ambientes especiais (IP – 44, IP – 67 entre outros): - modelo à prova de explosão. - modelo à prova de umidade, gases, vapores e pós. É importante risar que, durante a instalação dessas tomadas, deve-se criar um padrão para a conexão dos os, evitando-se assim problemas com sequência de ases e outros condutores. A seguir, veja exemplos de tomadas e plugs industriais.

Fonte: STECK; plugs e tomadas blindadas Brasikon

Fonte: PIAL LEGRAND; material elétrico para instalações

- Tomadas e plugues industriais

Condutores Como o próprio nome diz, os condutores são os elementos responsáveis pela condução da corrente elétrica, levando-a da onte até o ponto de uso. Assim, são os elementos básicos de qualquer instalação. Como você viu, conorme sua unção, os condutores recebem a denominação de alimentadores, subalimentadores ou circuitos terminais. Observe sua constituição básica a seguir:

Nessa gura, vericam-se dois tipos de condutores: o o, cuja parte de metal é maciça (condutor mais à direita) e o cabo, cuja parte de metal é composta por vários os dispostos de orça levemente torcida, como você vê na gura à esquerda. • Instalações Industriais 18

Cabo e o têm, além do metal, uma parte isolante de material polimérico, necessária para isolar o condutor. O material deve ser resistente para suportar os esorços de enação, puxamento e abrasão, e a parte metálica deve ser de material bom condutor, uma vez que a corrente passa por ela e, dessa orma, se sua resistência or alta, haverá muito aquecimento e perda de energia. Normalmente usa-se o cobre por oerecer uma boa combinação entre custo e condutividade. Há cabos de alumínio, mas seu uso é maior em redes aéreas externas de cabos nus (sem isolamento), porque o alumínio é bem mais leve que o cobre, o que permite economizar nas estruturas de suporte. Já o isolante pode ser eito de pelo menos três tipos de materiais básicos:

PVC É o mais utilizado. Tem boas propriedades mecânicas e químicas e resistência ao ogo. Sua temperatura de trabalho é de 70ºC, que é a menor de todos os materiais isolantes usados em cabos.

EPR Material excelente, pois possui boas propriedades mecânicas e químicas e sua temperatura de trabalho é de 90ºC, o que permite a ele ser utilizado em correntes mais elevadas. Sua resistência baixa ao ogo é o seu ponto raco.

XLPE Bom material, temperatura de trabalho de 90ºC e excelente resistência química. Possui boa resistência ao ogo, mas devido à grossura de sua isolação e à sua rigidez tornam o cabo pouco fexível. Pode ser mantido ao sol, o que é uma vantagem em ligações externas. A composição do isolamento analisada é para baixas tensões apenas. Para altas tensões o isolamento é bem mais grosso e composto por várias camadas. Os condutores são caracterizados pela área de sua seção transversal ou bitola. Essa característica identica os os, existindo os de 1.5mm², 2.5mm², entre outros. A capacidade de um o de conduzir corrente depende de vários parâmetros. Um deles é que, quanto maior a seção transversal de um condutor, maior é sua capacidade de conduzir corrente. Além disso, o valor máximo de corrente que um o pode suportar depende do tipo do material do isolamento. Outro parâmetro importante é a situação de sua instalação. Por exemplo, um cabo dentro de um tubo tem muito mais diculdade para trocar • Instalações Industriais 19

calor com o ambiente do que um cabo ao ar livre. Assim sendo, um cabo instalado ao ar livre suporta mais corrente do que um cabo de mesma bitola dentro de um tubo. Outro parâmetro se reere à quantidade de os dentro de um tubo. A capacidade individual de um o reduz se no mesmo tubo existem os de outros circuitos. Existem na norma tabelas de capacidade de condução para várias seções padronizadas em unção da condição de instalação e do material do isolamento. Existem ainda atores de correção que devem ser aplicadas para a obtenção do valor correto da corrente máxima que um o pode suportar.

Linhas Elétricas Linhas elétricas são os meios por onde os condutores devem ser instalados. Sua unção básica é a proteção e a sustentação dos condutores elétricos. Existem vários tipos, sendo os mais utilizados os eletrodutos, canaletas, bandeja e escada. Veja:

Eletrodutos São tubos especícos para condutores. Podem ser metálicos ou de polímeros.

Canaletas São condutos de seção transversal retangular, normalmente instalados nas paredes.

Bandeja Perl metálico em orma de U destinado a ser instalado na parede ou suspenso por meio de tirante à estrutura do telhado. Muito utilizado em indústrias.

Escada Similar à bandeja, só que em vez do perl em U, temos uma estrutura similar a uma escada.

Formas de Instalação Podemos classicar as ormas da instalação em:


Embutida Quando a linha ca embutida no piso ou parede.

Aérea Quando os condutores cam suspensos ao ar livre. Exemplo: os num poste.

Subterrânea Quando a linha é embutida no solo.

Aparente Quando a linha elétrica ca aparente, ou seja, pode ser vista. Exemplo: tubos presos numa parede, eletrocalhas. Veja a seguir um exemplo de instalação com o uso de eletrocalhas:

As eletrocalhas e os leitos para cabos constituem um sistema condutor e distribuidor de os e cabos bastante versátil, podendo atender às mais diversas situações, devido à grande quantidade de acessórios disponíveis e à variedade de medidas. Proporcionam ácil acesso à rede elétrica, tanto para a manutenção como para a ampliação. Não é necessária a xação dos cabos às calhas para quase todas as situações. São abricados com chapas totalmente lisas, com chapas peruradas ou ainda com barras espaçadas e sustentadas por duas guias. Alguns modelos são próprios para instalação no piso (rede subterrânea).

Observações Os Dispositivos de Manobra e de Proteção - como por exemplo contatores, chaves seccionadoras, disjuntores,usíveis e relés - também são elementos de uma instalação elétrica. Você verá tais dispositivos na unidade V. • Instalações Industriais 21

- Os materiais estudados na unidade III de Instalações Elétricas Prediais são também elementos integrantes das instalações elétricas industriais. No presente material repetimos apenas alguns destes, como o aluno possivelmente deve ter observado. Veja agora como representar os componentes de um circuito: o chamado esquema elétrico!

Esquema elétrico Um esquema elétrico é ormado por diversos componentes, de acordo com as normas de símbolos grácos e símbolos literais. Veja a seguir o esquema com circuitos de manobra principais, representando uma instalação elétrica industrial.

T1

Q1 />

P3

P1

T2

A V

T3 P2 F1,2,3 Q2

Q4

Q3

F3,4,5

F6,7,8 F9,10,11

K1

Q5

F18

K2 F19

M 3~

K3 M 3~

K4 Q6 K5 F20

F12,13,14 />

K6 F21

F15,16,17

G1 M 3~

T1 - Transformador de alimentação Q1 - Disjuntor T2 - Transformador de medição para corrente T3 - Transformador de medição para tensão P1 - Amperímetro para medição de corrente P2 - Voltímetro para medição de tensão P3 - Equipamento para múltipla medição Q2 - Disjuntor para distribuição Q3 - Seccionador sob carga de distribuição F1,2,3 - Fusíveis para proteção na distribuição Q4 - Seccionador-fusível para manobra e proteção na distribuição F3,4,8 a F12,13,14 - Fusíveis retardados dos ramais de motores K1 e K5 - Contatores para manobra dos motores F18 a F21 - Relés de sobrecarga para proteção dos motores Q5 - seccionador para manobra direta da carga Q6 - Disjuntor de entrada para ramal de motor K6 - Contator de entrada para ramal de motor F15,16,17 - Fusíveis ultra-rapidos para proteção dos componentes eletrônicos de potência G1 - Partida suave (soft-starter)


M 3~

Conorme o seu objetivo, os diagramas elétricos podem ser eitos de acordo com os modelos unilar (visto acima) ou multilar. O diagrama unilar tem o objetivo de mostrar as interligações entre equipamentos, mas sem detalhes quanto aos pontos de conexão existentes nesses. Já o diagrama multilar é um elemento que detalha todas as conexões de um determinado quadro, mostrando a que ase um circuito terminal ou um quadro subordinado está conectado. Ele possui basicamente as mesmas inormações do diagrama unilar, porém detalha mais um único quadro, elucidando possíveis dúvidas de instalação. Tanto o diagrama multilar, como o unilar oram estudados em Instalações Elétricas Prediais. Mas no presente caso, que é o de uma rede triásica (L1,2,3), passaria a ser uma representação trilar. Ou senão, no esquema de comando (veja a seguir, exemplo do circuito partida estrelatriângulo, no tópico Circuito de Comando), o de uma representação bilar, pois nesse caso temos um circuito alimentado por dois condutores em orma monoásica ou biásica. Existem algumas condições básicas que devem ser respeitadas ao reunir os componentes de um circuito. Veja quais são: • A entrada do sistema deve possuir a melhor qualidade de operação e proteção para atender com segurança as piores circunstâncias, como

por exemplo, proteger os componentes contra a ação térmica e dinâmica da corrente de curto-circuito. • A estrutura do sistema é basicamente dada pela necessidade da divisão

de cargas, assegurando uma elevada praticidade e conabilidade ao sistema, bem como atender a certas imposições normalizadas, tal como no caso da partida de motores, com a inserção de métodos de partida para potências nas quais as normas o exigem. • Ao ser feita a montagem do circuito, devem-se observar os corretos

métodos de instalação, bem como, na hora de aplicar carga, atender à orientação da respectiva norma de “aplicação de carga”, para não prejudicar o seu desempenho uturo. • Semelhantemente ao item anterior, deve-se conhecer a metodologia

de manutenção citada na norma do produto em questão, para assegurar uma vida útil a mais prolongada possível. Com isso, são minimizados investimentos uturos para manter o sistema uncionando, o que eleva a rentabilidade da instalação industrial alimentada por esse circuito. Os circuitos de manobra principais têm, normalmente associados a eles, os circuitos de comando, no qual estão ligados os componentes para manobra manual e automática e de proteção. Um desses circuitos está representado na gura a seguir, e se trata do circuito de comando de uma partida estrela-triângulo, conorme estudado em Comandos Elétricos.


Circuito de comando Exemplo: Partida estrela-triângulo F21 F22

F23

}

F7

95 96

S2

S0

1 2

S1

3 4

K6

K6

43 K1 44

15

25

28 16 13 13 13 21 K2 K3 21 K1 14 K3 14 K2 14 22 22 A1 A1 A1 A1 A2

A2

K2

K1

A2

A2

H1

F21,F22,F23 - Fusíveis para proteção do circuito de comando T1 - Transformador para alimentação do comando F7 - COntator auxiliar (NF) do relé de sobrecarga S2 - Chave m de curso de proteção do sistema de partida S0 e S1 - Botões de comando de impulso para liga e desliga K6 - Relé de tempo e contatos temporizados K1,K2,K3 - Bobinas dos contatores e contatos auxiliares H1 - Sinalizações do regime de operação

Agora que você aprendeu sobre os elementos da instalação, vai estudar a seguir sobre as grandezas elétricas.


Grandezas elétricas

Conhecer as grandezas elétricas - como por exemplo a corrente nominal e a corrente de curto-circuito - é importante, pois tais grandezas caracterizam os equipamentos e dispositivos elétricos. São parâmetros, associados às curvas de cargas, que serão estudados na próxima unidade, utilizados para a correta seleção e aplicação de equipamentos e dispositivos de manobra e de proteção. O objetivo desta unidade é conceituar as grandezas elétricas relacionadas aos equipamentos e aos dispositivos existentes em uma instalação elétrica. Vejamos:

Corrente nominal Corrente elétrica nominal é a corrente elétrica, normalmente expressa em ampères (A) ou quiloampères (kA), que será observada (ou medida) em um determinado aparelho, quando este estiver operando adequadamente. Este parâmetro é denido pelo abricante do equipamento. Também é utilizada para expressar a capacidade máxima de um determinado aparelho, sendo, portanto um limite de corrente elétrica que pode ser exigido do equipamento, sem que este seja danicado.

Corrente de sobrecarga Corrente de sobrecarga num circuito é uma corrente superior à sua corrente nominal, mas inerior à vericada numa situação de curto-circuito. Normalmente os circuitos suportam sobrecargas, mas somente por um tempo determinado. A situação de sobrecarga é normal durante o arranque dos motores, dada a sua constituição e o seu princípio de uncionamento. Podem ainda surgir sobrecargas quando o motor ca sujeito a esorços superiores aos normais. Nestes casos a corrente toma valores anormais que produzem o aquecimento dos condutores. Se a situação se mantiver, pode haver deterioração dos isolamentos das bobinas que constituem o motor, conduzindo a curtos-circuitos entre condutores e à deterioração do motor. Por estas razões, é preciso limitar a duração das sobrecargas, de acordo com o valor da corrente.


Corrente de curto-circuito É uma corrente muito elevada e muitas vezes superior à corrente limite nominal dos condutores, que é gerada por um curto circuito. Esta corrente pode ser originária da rede elétrica ou de algum equipamento elétrico com as ases cruzadas. Como consequência deste enômeno é gerado um sobreaquecimento intenso no circuito, proporcionando o risco de incêndios e queima prematura de aparelhos elétricos.

Corrente de partida Corrente de partida é a corrente elétrica demandada por uma máquina elétrica (motor) no intervalo de tempo denominado de partida, que vai desde o instante inicial em que a energia elétrica é conectada aos terminais da máquina elétrica - e então o seu rotor principia o movimento a partir da velocidade zero - até o instante nal em que a plena velocidade correspondente é atingida pelo rotor.

Sobrecorrente Corrente cujo valor excede o valor nominal. Lembrando que o valor nominal é a capacidade de condução de corrente, ou seja, uma sobrecorrente pode ser devido a uma sobrecarga ou a um curto-circuito. Pelo ato de serem enômenos distintos, as ormas de proteção também são distintas. Portanto, é importante não conundir tais termos.

Capacidade de Interrupção A capacidade de interrupção de um disjuntor representa o valor máximo da corrente de curto-circuito que o abricante assegura que o disjuntor pode suportar sem sorer danos. Se tais valores orem superados na ocorrência de um curto -circuito, o respectivo disjuntor de proteção, ao invés de manter a integridade da instalação, poderá aumentar os danos ísicos e, consequentemente, as despesas com o conserto dos estragos ocorridos.

Resistência de contato É a resistência elétrica entre duas superícies de contato unidas em condições especícas. Esse valor é muito importante, por exemplo, quando duas peças condutoras são colocadas em contato ísico, passando a corrente elétrica de uma peça para a outra. É o que acontece entre o encaixe de usíveis na base e a peça externa de contato do usível, que não pode ser abricada com materiais que venham a apresentar resistência de contato elevada. Você vai aprender sobre usíveis na unidade dispositivos de proteção. • Instalações Industriais 26

Características do Componente / Equipamento quanto à grandeza elétrica Cada componente/equipamento que az parte das instalações industriais tem gravadas, em sua parte externa, as grandezas principais que o caracterizam. Nos manuais ou catálogos técnicos dos equipamentos outros dados importantes também podem constar. São indicações básicas no caso de componentes elétricos. Veja alguns exemplos. • Tensão (elétrica) nominal (Un) e corrente (elétrica) nominal (In) • Frequência nominal (fn) • Potência presente no circuito a que se destina (Pn) • Eventualmente a corrente máxima de curto-circuito, no caso de disjun -

tores (Icu / Ics) • Normas que se aplicam aos componentes, tanto as especicações

quanto os métodos de ensaio. Você estudou mais um item importante desta apostila: grandezas elétricas. Você estudará na próxima unidade as cargas elétricas.



Cargas Elétricas

Nesta unidade você estará analisando as cargas elétricas. O termo “cargas elétricas” reere-se aos receptores elétricos como, por exemplo, lâmpadas, motores elétricos, capacitores, entre outros O estudo das cargas elétricas é undamental para a correta denição dos dispositivos de manobra de circuitos elétricos, como os contatores, por exemplo, que serão estudados na unidade 06. Os grácos apresentados merecem atenção especial, bem como a correta compreensão desses. Não siga adiante sem sanar as dúvidas que porventura orem surgindo. Atente para o conceito de cada tipo de carga.

Tipos de cargas As cargas, elétricas (como as lâmpadas incandescentes) ou eletromecânicas (motores, por exemplo), alimentadas por um circuito elétrico, apresentam características elétricas. Basicamente, temos três tipos de cargas. Uma sempre predomina em cada componente/equipamento, porém sem deixar de existir uma parcela de outras ormas de carga simultaneamente presentes. Elas são indutivas, resistivas ou capacitivas. Veja.

Cargas indutivas São como a dos motores elétricos. Mas a presença de um certo eeito resistivo, maniestado pela existência das perdas joule, comprova que, ao lado dessa carga indutiva, encontramos, não sem importância, a carga resistiva.

Cargas resistivas São como as encontradas em ornos elétricos e lâmpadas incandescentes. Se uma carga puramente resistiva é conectada ao sistema, a corrente e a tensão mudarão de polaridade em ase. Nesse caso o ator de potência será unitário (1), e a energia elétrica fui numa mesma direção através do sistema em cada ciclo.


Cargas capacitivas São como as encontradas nos capacitores, sem com isso excluir a presença, em menor intensidade, de cargas indutivas ou resistivas nesse componente.

Curvas de Cargas Uma curva de carga é a representação gráca da evolução temporal do consumo de energia elétrica, em um determinado ponto da malha elétrica. Normalmente, são exibidas segundo um horizonte diário e uma discretização de 15 minutos. A curva de carga de um transormador consolida a demanda de todos os consumidores por ele servidos, assim como das perdas decorrentes da distribuição da energia elétrica. Você vai aprender mais detalhadamente sobre cada uma das três ormas de curvas de carga a seguir.

Cargas indutivas Caracterizam-se por uma corrente de partida, algumas vezes maior que a nominal, que vai atenuando sua intensidade com o passar do tempo, conorme o motor vai elevando sua velocidade. Isso pode ser visto no gráco a seguir que tem como unidade de medida no eixo dos tempos o segundo, e no eixo das correntes, o múltiplo da corrente nominal (x In). Carga Indutiva

( x/n ) Exemplo: Motor trifásico com rotor em curto-circuito

20 10

Pico de corrente na ligação 8 ./n (cos φ = 0,35)

-10 -20 0

0,5

1,0 ( s )

Essa corrente maior é consequente da necessidade de uma potência maior no início do uncionamento do motor, para vencer as inércias mecânicas ligadas ao seu eixo, que em última análise são as apresentadas pela máquina mecânica que o motor deve movimentar. Uma vez vencida a inércia, o motor reduz a corrente e alcança o seu valor nominal (In). Devido à corrente de partida maior que a nominal, surgem perdas elétricas e futuações na rede, que precisam ser controladas - lembrando que, para uma certa tensão de alimentação, a corrente é diretamente • Instalações Industriais 30

proporcional à potência . Os problemas citados são aceitáveis para cargas indutivas de pequeno valor, exigindo, porém, medidas de redução da potência envolvida para cargas de valor mais elevado. Nesse sentido, na área da baixa tensão, cujos circuitos devem atender à norma NBR 5410/1997, encontramos no seu circuito a determinação de que somente para potências motoras até 3,7 kW (5 cv) inclusive, a ligação dessa carga indutiva pode ser eita diretamente, sem a redução supramencionada. Acima dessa potência, o primeiro passo é a consulta à concessionária de energia, no local da instalação desse motor, sobre o limite até o qual é permitida a partida direta - a plena tensão - pois esse valor depende das condições de carga em que a rede de alimentação se encontra. É importante não esquecer esse detalhe na hora de denir o circuito de alimentação de uma carga motora, sob pena de azer um projeto errado.

Cargas resistivas Pela análise da curva de carga nota-se claramente que a relação tempo x corrente evolui de um modo totalmente dierente. De um lado, no eixo dos tempos, a escala é de milisegundos, demonstrando que a duração de um pico inicial de corrente é muitíssimo menor e consequentemente menores os eeitos daí resultantes - como é o caso do aquecimento - , enquanto que no eixo da corrente, continua ser o múltiplo da corrente nominal ( x In ). Por outro lado, é bem maior o pico de corrente, que chega a valores da ordem de 20 vezes o valor nominal. Mas no seu todo, o produto corrente x tempo se apresenta bem menos crítico do que no caso das cargas indutivas, o que vai ter uma infuência no valor da grandeza de manobra dos dispositivos. Assim, como podemos observar nas inormações relativas à capacidade de manobra de contatores, o valor numérico da corrente Ie / AC-1 de um dado contator é sensivelmente maior do que perante cargas motoras (Ie / AC-2 e AC-3), conorme ilustração a seguir. Carga resistiva (x/n) 30

Exemplo: Resistência para aquecimento

20

Pico de corrente na ligação 20 ./n (em poucos milisegundos)

10

-10 0

10

20

(ms)


Cargas capacitivas Na carga capacitiva você vai encontrar sobre eixos de coordenadas reerências de tempo e corrente similares ao caso anterior, alguns picos de sobrecorrente mais críticos, porém de curta duração. Portanto, o eeito de aquecimento e o dinâmico sobre os componentes do dispositivo é de importância, com um pico de 60 x In, o que pode comprometer uma manobra nessa etapa de carga. Por essa razão, dispositivos de manobra para capacitores precisam ser de tipo especial ou o usuário deve consultar o abricante sobre qual o dispositivo de manobra a ser usado. A seguir estão representadas nas guras as reeridas curvas de cargas. Carga capacitiva

Exemplo: Banco de capacitores

(X/n)

Pico de corrente na ligação (muito elevado) 60 ./n

60 40 20

-10 -20 0

10

20

(ms)

(Os contatores básicos devem ser adaptados a manobra de capacitores, diminuindo o efeito de pico através de resistência ou indutâncias ligadas em série).

Defnição da capacidade de manobra em unção da carga Em relação à análise das curvas de carga, você viu que, cargas de natureza dierentes (resistivas, indutivas, capacitivas) levam a capacidades de manobra também dierentes. Assim, justica-se que, perante cargas indutivas - que se caracterizam por correntes de partida bem mais elevadas que as nominais - os dispositivos de manobra (usualmente contatores) apresentam uma capacidade de manobra menor do que a encontrada perante cargas resistivas. Portanto, a capacidade de manobra de um contator depende do tipo de carga que é ligado. Além desse aspecto, cargas permanentemente ligadas conerem ao dispositivo, uma capacidade de manobra mais elevada do que a disponível, se as manobras obedecerem a um regime de serviço não contínuo ou intermitente. São, assim, duas as variáveis que devem ser conhecidas e que denem a capacidade de manobra de um dado contator: o tipo de carga e o regime de serviço. Tais atos são levados em consideração pela norma IEC 60947 ao criar • Instalações Industriais 32

uma caracterização da capacidade de manobra: a categoria de emprego ou de utilização. Essa categoria é denida separadamente para redes de corrente alternada (AC) e para corrente contínua (DC), aplicada em contatores de potência, auxiliares e seccionadores. Observe que as abreviaturas vêm da língua inglesa, que é a língua técnica internacionalmente utilizada. Na unidade 05, a seguir, você vai estudar sobre os dispositivos de proteção e, em seguida, na unidade 06, dispositivos de manobra como, por exemplo, os contatores aqui mencionados.



Dispositivos de proteção

São dispositivos destinados à proteção da instalação elétrica contra correntes de sobrecarga e curto-circuito. Os tipos de dispositivos de proteção utilizados nas instalações elétricas industriais são: Fusíveis, Disjuntores e Relés. Veja a seguir.

Fusíveis Fusível é um elemento de proteção que deve atuar em caso de curtocircuito. Os usíveis utilizados na proteção de circuitos com motores são do tipo retardado (tipo g), porque a usão do elo não ocorre instantaneamente após ser ultrapassada a corrente nominal do usível, podendo nem queimar, dependendo da duração e do valor atingido. Isso é para que o elo não rompa com o pico de partida dos motores. Quando o valor de corrente ultrapassa em cerca de 10 vezes ou mais a capacidade nominal do usível, a atuação é praticamente instantânea. Atenção: Nunca se deve substituir um usível sob carga (corrente), pois o arco elétrico provocado pode machucar e causar sérios danos.

Fusível Diazed Diazed é o modelo de usível utilizado em instalações industriais nos circuitos com motores. É do tipo retardado e abricado para correntes de 2 a 100 A. O conjunto de proteção Diazed é ormado por: tampa, anel de proteção – ou, alternativamente, cobertura de proteção –, usível, parauso de ajuste e base unipolar ou tripolar (com xação rápida ou por parausos). O usível possui, na extremidade, um indicador que tem a cor correspondente à sua corrente nominal, que é a mesma cor do parauso de ajuste. O indicador desprende-se em caso de queima, podendo ser visto pelo visor da tampa. Seu interior é preenchido com uma areia especial, de quartzo, que extingue o arco voltaico em caso de usão.

Achou importante? Faça aqui suas anotações.

O parauso de ajuste tem a unção de não permitir a substituição do usível por outro de maior valor, já que o diâmetro da extremidade que ca em contato com este é dierente para cada corrente (exceção para 2, 4 e 6 A, quando o parauso tem a mesma bitola, embora dierenciado nas cores). A xação deste parauso é eita com uma chave especial chamada de chave para parauso de ajuste (ou chave rapa). • Instalações Industriais 35

Na base, a conexão do o ase deve ser no parauso central, evitando que a parte roscada que energizada quando sem usível. Tabela- Código de cores dos usíveis Diazed Corrente nominal( A)

Base 25

Base 63

Base 100

2

Código de cor Rosa

4

marron

6

verde

10

vermelho

16

cinza

20

azul

25

amarelo

35

preto

50

branco

63

cobre

80

prata

100

vermelho

Fonte: SIEMENS. Compilado para manobra e proteção Figura- Componentes de um conjunto de segurança Diazed

tampa

anel de proteçao

base

fusível

parafuso de ajuste

chave rapa

cobertura de proteçao

Fusível NH O usível NH é usado nos mesmos casos do Diazed, porém é abricado de 6 a 1.250 A. O conjunto é ormado por usível e base. A colocação e/ ou retirada do usível é eita com o punho saca-usível. Existe nele um sinalizador de estado (bom/queimado), porém não em cores dierentes, como no Diazed. Fonte: SIEMENS. Compilado para manobra e proteção Figura- Componentes de um conjunto de segurança NH


fusível

base NH

punho

Como dimensionar um usível? Para determinar o usível de um circuito que terá um motor elétrico, deve-se conhecer a corrente nominal (In) do motor, a corrente de partida (Ip/In) e o tempo que o motor leva para acelerar totalmente. Com base nisso, consulta-se o gráco tempo X corrente ornecido pelo abricante de usíveis, como na gura a seguir. 2 1 30 20 10 8 4 2 1

40 20

10 8 4 2 1 500 400

200 100 50 40

20 10 8 4 2 1 2

8

10

20

40

60

80 100

200

400

800 900 1000

2000

4000


Fonte: SIEMENS. compolado para manobra e proteção. Figura - Curva característica tempo/corrente: fusíveis Diazed

Essa gura apresenta as chamadas curvas características que inormam como o usível vai atuar, ou seja, qual o tempo de que precisará para interromper uma dada corrente anormal. O elemento usível, para que possa uncionar de orma satisatória, ou seja, para desempenhar sua ação de interrupção no tempo certo, deve ser abricado de um metal que permita a sua calibragem em relação à corrente com alta precisão. Para tanto, o metal deve ser homogêneo, de elevada pureza e de dureza apropriada. O material usado para esta nalidade na área de usíveis de potência é o cobre. Os usíveis de eeito retardado mais comumente usados - NH e Diazed Retardado, vistos anteriormente - devem ser instalados no ponto inicial do circuito a ser protegido. É indispensável que os locais sejam arejados, para que a temperatura se conserve igual a do ambiente. Além disso, esses locais devem ser de ácil acesso, de orma a acilitar a inspeção e a manutenção. A instalação deve ser eita de tal modo que o operador tenha um manejo seguro, sem perigo de choque. Dentro do corpo dos usíveis usados em instalações industriais existe uma espécie de areia que tem por unção extinguir a chama proveniente da usão do elemento usível. Veja a seguir as guras explodidas dos usíveis Diazed e NH, indicando seus componentes: Diazed 1

2

3 4

5


1 - Contato superior 2 - Elo Fusível 3 - Corpo Cerâmico 4 - Areia de quartzo 5 - Contato inferior

NH 1

2

3

4 5 6

1 - Contatos e fusível e base 2 - Elo Fusível 3 - Corpo cerâmico 4 - Areia de quartzo 5 - Indicador de estado 6 - Terminal de conexão 7 - Base

7

Importante: Existem usíveis de atuação rápida que não são indicados para proteção de motores. Alguns são sicamente idênticos aos usíveis Diazed® e NH, mas não podem ser utilizados, pois queimarão no momento da partida. O contrário também deve ser observado: não instalar usíveis retardados em equipamentos que exijam usíveis rápidos.

Relés Relé é um disposit dispositivo ivo que pode ser eletromecâni eletromecânico co ou não, com inúmeras aplicações possíveis em comutação de contatos elétricos. É utilizado para ligar ou desligar dispositivos. Se o Relé or eletromecânico, a comutação será realizada alimentando-se a bobina do mesmo. A seguir, veja tipos de relés utilizados para a proteção de motores elétricos.

Relé Térmico de Sobrecarga É um componente utilizado para proteger os motores elétricos de sobrecargas. Mas... O que é uma sobrecarga? A sobrecarga é uma situação que leva a um sobreaquecimento por joule. Os materiais utilizados na instalação somente o suportam até um determinado valor e por tempo limitado. As sobrecargas são originadas por rotor do motor bloqueado, partida prolongada do motor e alta de ase, por exemplo. Imagine um o isolado em PVC cuja especicação técnica dene, dentre outros itens, uma temperatura admissível perante uma sobrecarga de 100° C e temperatura de 70°C permanentemente admissível no isolante. Se esses valores orem ultrapassados, o seu material isolante vai se deteriorar. Aí está a unção do relé de sobrecarga: atuar antes que esses limites de deterioração sejam atingidos, garantindo uma apropriada vida útil dos componentes do circuito. • Instalações Industriais 39

Existem basicamente dois tipos: Bimetálico e Eletrônico.

Relé Bimetálicos Os relés bimetálicos possuem três elementos pelos quais passa a corrente do motor. Quando é excedido o limite de corrente, ocorre o curvamento dos elementos bimetálicos por eeito Joule e isso az com que seja acionado um contato auxiliar que comuta de posição, motivo pelo qual os relés térmicos devem ser usados com contatores ou componentes de acionamento semelhante. Cada relé térmico de sobrecarga é abricado para uma aixa de corrente, sendo necessária sua regulagem, conorme a carga acionada. Os relés térmicos térmic os têm características de ação retardada, suportando, sem problemas, os picos de corrente da partida dos motores elétricos. Após atuarem, é necessário azer o rearme do relé. A maioria desses componentes possui sinalizador de armado/desarmado.

97

95

F1

96

98

R

S

T

L1 K1 97

95

F1 98

96

L2

M 3~

B1

Figura - Instalação do relé térmico de sobrecarga sobrecarga


PE

Veja a seguir a construção do relé de sobrecarga e o desenho em corte: Relé de sobrecarga bimetálico Princípio construtivo Para reame Automático

1

2 9897

95

1 - Botão de rearme 2 - Contatos auxiliares 3 - Botão de teste 5 4 - Lâmina bimetálica auxiliar 5 - Cursor de arraste 6 6 - Lâmina buimetálica principal 7 - Ajuste de corrente

3 Para reame manual

4

96

L1 T1 L2 T2 L3 T3

7 Desenho em corte 1

5

2 3

6

4 7 8 9 L1 L2 L3

T1

T2

T3

1 - Botão de teste (vermelho) 2 - Botão de rearme (azul) 3 - Indicador de sobrecarga (verde) 4 - Contatos auxiliares 1NA + 1NF 5 - Dial de ajuste da corrente 6 - Lâmina bimétrica auxiliar 7 - Cursores de arraste e alavanca

Relé Eletrônico Conorme visto anteriormente, o relé de sobrecarga bimetálico atua perante os eeitos térmicos da corrente elétrica. Mas... Podem ocorrer situações em que ocorram sobreaquecimentos prejudiciais a uma carga, que não são consequência de um excesso de corrente elétrica? Pode sim! É o que acontece, por exemplo, quando um motor elétrico tem suas aberturas dos radiadores de calor entupidos, o que diminui sensivelmente a troca de calor, e o relé de sobrecarga bimetálico não registra o calor daí gerado. É preciso então controlar a temperatura, seja ela oriunda de qualquer origem. Para atender a essa condição, usa-se um relé de sobrecarga eletrônico, pois este permite sensoriar a temperatura no ponto mais quente da máquina, através de um termistor, que por sua vez aciona o relé de sobrecarga eletrônico. Os relés térmicos eletrônicos são instalados da mesma maneira que os bimetálicos, porém através de TCs (transormadores de corrente) azem • Instalações Industriais 41

a leitura da corrente, tendo esses valores monitorados por um circuito eletrônico. Se os limites orem ultrapassados, o circuito comuta o contato auxiliar. Relé de sobrecarga eletrônico 3RB12

5

8

6 7

A1 A2 T1 T2/C1C2

1 2 3

60 50 Gnd Fault 40 Overload 30 25

Ready

Test/ Reset

4 NF 95

96 97

15 10 5

Y1 Y2

70 80 90

100

3RB12

A

11

20 25 30

12

Class

NA

NF

98

05 06 07 08

9

NA

10

1 - Sinalização pronto para operar (LED verde) 2 - Sinalização disparo por corrente de fuga (LED Vermelho) 3 - Sinalização disparo por sobrecarga ou pelos termistores (LED Vermelho) 4 - Rearme e teste 5 - Ligação para tensão de comando 6 - Ligação para temistores 7 - Ligação para corrente de fuga pelo transformador de corrente 3UL22 8 - Ligação para rearme à distância ou automático 9 - Contatos auxiliares 1NA + 1NF para sobrecarga ou termistores

Relé Falta de Fase Este relé é um componente eletroeletrônico que monitora um circuito elétrico, vericando a presença ou não das três ases. Ele desliga o circuito caso isso ocorra, evitando que a máquina uncione com alta. Alguns modelos vericam também a presença do neutro, sendo então chamados de relé alta de ase e neutro. A ligação desses componentes exige um circuito apropriado com dispositivos de controle à distância integrado (contator, por exemplo), pois a atuação ocorre com a modicação da posição de um contato auxiliar, que então deve atuar em um circuito de comando. Normalmente o contato que deve ser conectado em série ao circuito é o contato NA (normalmente aberto), pois echa assim que recebe os condutores energizados da rede elétrica. R S

T (N) L2

FF(N) ao circuito de força L1 Figura - Esquema básico para a ligação de u relé falta de fase


Disjuntores O disjuntor é um dispositivo capaz de manobrar o circuito nas condições mais críticas de uncionamento, ou seja, nas condições de curto-circuito. Eles podem ser monopolares, bipolares, tripolares, conorme o número de ases a proteger: uma, duas ou três, respectivamente. Então o disjuntor, além de ser um dispositivo de proteção, é também um dispositivo de manobra? Exatamente! A principal característica de um disjuntor é a capacidade de se rearmar manualmente após atuação. Não é o caso do usível, que ca inutilizado depois de proteger a instalação. O disjuntor interrompe a corrente em uma instalação elétrica, antes que os eeitos dessa corrente possam se tornar perigosos às próprias instalações. Por esse motivo, ele serve tanto como dispositivo de manobra, como de proteção de circuitos elétricos. Sua manobra também pode ocorrer pela ação de relés de sobrecarga e de curto-circuito. Nesse caso, os relés não desligam o circuito: eles apenas induzem ao desligamento, atuando sobre o mecanismo de molas, que aciona os contatos principais. Segue abaixo a representação dos componentes de um disjuntor tripolar. Conorme pode ser visto na representação, cada ase do disjuntor tem em série, as peças de contato e os dois relés. 5 4

1

3

U<

/> />

/>

1 - Contatos principais 2 - Relés de sobrecorrentes de sobrecarga e de curto-circuito 3 - Contatos auxiliares 4 - Relé de substensão 5 - Relé de desligamento à distância

2

Os valores nominais do disjuntor são gravados externamente na sua carcaça. Esses valores são obtidos segundo as normas de ensaio que se aplicam ao dispositivo, na orma individual, ou seja, uma unidade de disjuntor unipolar ou multipolar é ensaiada, perante condições de temperatura e altitude estabelecidas em norma. Você já ouviu alar em disjuntor motor? O disjuntor motor é utilizado para conduzir ou interromper um circuito sob condições normais, assim como interromper correntes sob condi• Instalações Industriais 43

ções anormais do circuito (curto-circuito, sobrecarga e queda de tensão). Nesses disjuntores a corrente é ajustada no valor exato do motor. O acionamento desses componentes é manual, através de botões ou alavanca. Alguns dispositivos auxiliares podem ser acoplados a esses disjuntores para atender a nalidades especícas. Exemplos: - Bloco de contatos auxiliares usado para sinalização (elétrica ou sonora), intertravamento, entre outros. - Bobina de impulso, usada para desligamento a distância , entre outros. - Bobina de subtensão, usada para desligamento à distância, proteção de quedas de tensão e outros.

Veja a seguir: dispositivos de manobra de circuitos elétricos.


Dispositivos de manobra

Nesta unidade você aprenderá sobre dispositivo de manobra, que é um dispositivo destinado a estabelecer ou interromper corrente, em um ou mais circuitos elétricos.

Seccionadores O seccionador ou chave seccionadora é um dispositivo de manobra mecânico que tem a unção de estabelecer ou interromper a corrente num circuito. Um seccionador-usível é uma combinação de um seccionador com os usíveis, localizados na posição dos contatos móveis do seccionador. Veja sua representação gráca e construtiva: 3NP4

Para pequenas cargas, como é o caso de ocinas e determinadas condições de operação dentro de um sistema elétrico, há por vezes necessidade de um dispositivo que opere eventualmente cargas de pequeno valor. Para esses casos, é possível utilizar o seccionador sob carga, que não é mais do que um convencional, com uma estrutura de contatos e câmaras de extinção, de características também limitadas a tais usos.


Seccionador sob carga Representação gráca

Representação Construutiva S32

S37

As chaves seccionadoras são ornecidas para trabalhar em circuitos de corrente contínua e alternada, sendo sua escolha realizada em unção da corrente nominal da carga. Dependendo do seu acionamento, as chaves seccionadoras podem ser do tipo rotativas ou acionadas por alavanca.

Rotativas São chaves acionadas pelo movimento rotativo geralmente por botões giratórios. A gura a seguir mostra uma chave seccionadora do tipo rotativa.

As chaves seccionadoras rotativas podem se apresentar de duas maneiras: Individual e em conjunto.

Individual A gura a seguir mostra a chave seccionadora com apresentação tipo “individual”, para montagem em quadros de comando e, nesse caso, podem ser xadas pela base ou pelo topo.


Em conjunto Veja a seguir a apresentação da chave seccionadora do tipo “em con junto”, construída em caixas (cores) para montagem exposta e também dotada de dispositivos de segurança (usíveis).

Por alavanca Quanto às chaves acionadas por alavanca, a dierença está justamente no seu acionamento que, ao invés de ser rotativo, é realizado através de uma ação na alavanca, azendo um movimento vertical.

Chave Reversora Tripolar Manual Esse tipo de chave é bastante empregado para o comando de motores de pequena e média potência. Os contatos da chave reversora tripolar manual podem se apresentar a • Instalações Industriais 47

seco, para baixos valores de corrente, ou imersos em óleo para correntes mais elevadas. O óleo utilizado nessas chaves é do tipo mineral e tem por nalidade aumentar a vida útil dos contatos da chave. Para melhor xar o aprendizado sobre chave reversora tripolar manual, veja sua classicação quanto a: EMPREGO

FUNCIONAMENTO

LIGAÇÃO

ESPECIFICAÇÃO

Emprego São dispositivos de comando, utilizados para se azer a partida e inversão no sentido de rotação de motores triásicos. Normalmente, essas chaves são utilizadas no comando de motores com potências até 5cv para circuitos de alimentação em 220 / 127V e até 7,5cv, para circuitos de alimentação em 380 / 220V.

Funcionamento As chaves reversoras tripolar manual, possuem seis jogos de contatos que echam e abrem através do acionamento do manípulo. Quando o manípulo é acionado, os contatos devem ser echados ou abertos simultaneamente. Estas chaves devem apresentar uma boa pressão de contato para impedir a danicação ou a soldagem dos mesmos. Os contatos estão inseridos no corpo da chave, que geralmente é abricado em baquelite ou resina enólica. Estes contatos podem ser do tipo de pressão ou do tipo deslizante.

Ligação As chaves reversoras tripolares manuais possuem seis bornes de conexão de condutores, em que três deles serão para a entrada dos condutores ase e os outros três, de conexão dos condutores provenientes do motor. Normalmente, os bornes destinados à ligação dos condutores ase, são identicados pela cor vermelha.

Especifcação Elas são especicadas de acordo com a intensidade de corrente a ser interrompida e a tensão nominal da rede. Essas chaves são abricadas para tensões até 500V e intensidades de corrente até 60A. • Instalações Industriais 48

Veja a seguir, o esquema multilar de um motor triásico comandado por chave reversora tripolar manual. M S T

O E

D

T1 T2 T3

M 3~

Simboligia multiliar SECCIONADORA TRIPOLAR

CHAVE REVERSORA TRIPOLAR MANUAL

FUSÍVEL

MOTOR TRIFÁSICO

M 3 ~

O esquema unilar de motor triásico, comandado por chave reversora manual, ca assim representado.

M 3~


Botões de Comando São dispositivos com a nalidade de interromper ou estabelecer momentaneamente, por pulso, um circuito de comando, para iniciar, interromper ou continuar um processo de automação.

Simbologia

3

1

B0

B

1

2

4

3

1

B0

B 2

1

4

Os botões de comando são compostos, basicamente, por um elemento rontal de comando (cabeçote) e um bloco de contatos.

Os botões de comando são abricados segundo um código internacional de cores, o que acilita a identicação do regime de uncionamento das máquinas comandadas pelos mesmos. O quadro a seguir mostra as cores e a indicação de suas unções.


Cor padronizada Vermelho Verde ou preto

Amarelo

Regime de uncionamento Parar-desligar Parada de emergência Acionamento. Início do ciclo de operação de máquina. Atenção,cuidado. Partida de retrocesso ora das condições normais de operação.

Branco ou azul claro

Partida de um movimento para evitar condições de perigo. Qualquer unção para a qual as cores mencinadas não têm validade. Inormações especiais

Atualmente, os botões de comando são abricados de orma que podemos inserir mais blocos de contatos NA e NF, de acordo com as necessidades do circuito. Os blocos de contatos são acessórios disponíveis no mercado de componentes elétricos. Vimos em Comandos Elétricos que as chamadas botoeiras são botões de comando bastante utilizados para acionamentos de motores elétricos. Recorde! Botoeira é um elemento de comutação acionado manualmente com reposição automática após a retirada da orça de acionamento, com uma posição de repouso. Veja a seguir a gura de uma botoeira com os contatos NA e NF. Botão

Bornes (abridor)

Elementos de contato Bornes (fechador)

Chave auxiliar tipo fm de curso Chave que opera em unção de posições predeterminadas, atingidas por uma ou mais partes móveis do equipamento controlado (NBR 5459).


Simbologia

11

23

11

23

24

12

24

e 12

DISPOSITIVO DE ATAQUE

CONTATO NF. BORNES 11

BORNES 23 CONTATO NA.

12 BORNES SENTIDO DE DESLOCAMENTO DO COMANDO, QUANDO A FORÇA EXTERNA CESSAR

24 BORNES ACOPLAMENTO MECÂNICO

As chaves m de curso admitem uma grande variedade de contatos NA e NF, de acordo com o sistema de acionamento elétrico.

Contator São dispositivos de manobra mecânicos, acionados eletromagneticamente, operados à distância com orça de retrocesso. Construídos para uma elevada requência de operações e cujo arco é extinto no ar.


Simbologia

1

3

5

13

21

33

2

4

6

14

22

34

A1 A2

2 NA + 1 NF

Os contatores são usados para manobra de circuitos auxiliares de vários tipos, execução de motores e outras cargas, tanto de corrente contínua como alternada. De acordo com as características elétricas e as condições de serviço, os contatores podem ser classicados em: contatores tripolares de potência e contatores auxiliares. Contator tripolar de potência destina-se a eetuar o acionamento de diversos tipos de cargas das instalações industriais, como motores elétricos, capacitores, resistências de aquecimento, entre outros. O acionamento do contator é eito através de uma bobina eletromagnética pertencente ao circuito de comando. Essa bobina é energizada e desenergizada normalmente através de uma botoeira liga-desliga.

Construção Existem contatores de tamanhos dierentes, cada um com suas particularidades construtivas. Porém, quanto aos componentes e ao princípio de uncionamento, são todos similares ao desenho explodido de um contator de potência que segue, e cujos componentes estão novamente representados na ilustração de uma peça em corte na página seguinte.


10 5 7

2 9 1

8

4

1 CONTATO FIXO 2 CONTATO MÓVEL 3 CÂMERA DE EXTINÇÃO 4 TERMINAIS DE CONEXÃO 5 CARCAÇA 6 BLOCO DE CONTATOS AUXILIARES 7 SUPORTE DE CONTATOS MÓVEIS 8 NÚCLEO MÓVEL 9 BOBINA 10 NÚCLEO FIXO

6

3

Contator de potência Peça em corte 1 2 3 4 5 6

1 - Teminais de conexão 2 - Câmera de extinção de arco 3 - Contatos de potência 4 - Bobina 5 - Sstema magnético (núcleo móvel) 6 - Contatos auxiliares 7 - Elemento de bloqueio quando retirada a câmera de extinção de arco

7 Análise e substituição dos contatos de contadores.

Contato normal de uso Contato desgastado


Funcionamento Quando a bobina do contator é alimentada por um dispositivo de comando (botoeiras, ns de curso e outros), cria-se um campo magnético no núcleo xo, que atrai o núcleo móvel. Estando os contatos móveis acoplados mecanicamente ao núcleo móvel, deslocam-se ao encontro dos contatos xos, echando o circuito. Para desligamento dos contatores, interrompe-se a alimentação da bobina, desaparecendo, então, o campo magnético, provocando por molas o retorno do núcleo móvel e separando assim os contatos que automaticamente desligam o circuito. 4 5

1 NÚCLEO FIXO 2 BOBINA 3 NÚCLEO MÓVEL 4 CONTATO FÍXO 5 CONTATO MÓVEL 6 CÂMERA DE EXTINÇÃO

1

6

3

2

CONTATOR 3TF56

Características - Podem possuir contatos principais e auxiliares. - Maior robustez de construção. - Facilidade de associação a relés. - Tamanho ísico de acordo com a potência da carga. - Potência da bobina do eletroímã varia de acordo com o tipo de contator. - Câmara de extinção de arco, geralmente. - Possibilidade de inserção de blocos de contatos auxiliares ornecidos pelo abricante. Os dados básicos de escolha de um contator são a sua tensão nominal (Un) e a requência nominal ( n ) , para as quais também a bobina eletromagnética do contator precisa ser adequada.


Deve-se conhecer também em que condições de carga o contator é ligado, para determinar o número de contatos auxiliares necessários para intertravamento, bloqueio, comandos auxiliares e outros, denindo-se assim o número de contatos normalmente echados ( NF ) e os normalmente abertos ( NA ). Um detalhe muito importante também é saber se a carga é predominantemente resistiva, capacitiva ou indutiva. Isso porque as respectivas curvas de carga são acentuadamente dierentes, conorme vimos na unidade I. No caso de carga capacitiva, as condições bastante críticas na ligação recomendam o uso de contatores especícos para tal carga. Uma consulta ao abricante talvez se aça necessário. Mais um aspecto a considerar na escolha do contator é a denição da sua categoria de emprego. Esta determina as condições de ligação e interrupção da corrente nominal de serviço e tensão nominal de serviço correspondente, para utilização normal do contator nos mais diversos tipos de aplicação para CA e CC. Veja a tabela a seguir. Corrente alternada AC - 1

Cagas resistivas ou pouco indutivas

AC - 2

Manobra de motores com anéis coletores, reio por contracorrente, reversão

AC -3

Manobra de motores com totor gaiola, desligamento em regime.

AC- 4

Manobra de motores com rotor gaiola,serviço, intermitente, pulsatório e reversão a plena marcha.

Corrente contínua DC -1

Cargas resistivas ou pouco indutivas

DC - 2

Motores em derivação , desligamento em regime

DC - 3

Motores em derivação, reio por contracorrente, reversão.

DC -4

Motores com excitação série, desligamento em regime.

DC -5

Motores comexcitação série, reiopor contracorrente,reversão


Durabilidade ou vida útil A durabilidade dos contatos dos contatores, em meses e anos, pode ser estimada a partir de condições de aplicação especicadas por meio de um monograma. No entanto, os contatos devem ser inspecionados regularmente, porque sua vida útil, por diversos motivos, poderá ser maior ou menor do que a teoricamente esperada. Tais motivos podem ser não apenas tolerância de cargas elétricas, mas igualmente o ato de que, muitas vezes, é impossível prever todas as condições de serviço que determinam a durabilidade dos contatos. Inspeções podem ser eitas nos intervalos de uncionamento. Elas contribuem para a conabilidade de uma instalação e evitam interrupções durante o serviço. Por outro lado, é necessária uma inspeção visual após uma perturbação, como um curto-circuito. Note-se que, segundo as normas, é possível, após um curto-circuito, que os contatos de um contator venham a undir-se. Na inspeção visual, deve-se saber avaliar a necessidade de reposição dos contatos. É supérfuo, por exemplo, substituí-los porque se tornaram ásperos e chamuscados devido aos arcos voltaicos. Essas ocorrências são pereitamente normais e não intererem no seu uncionamento. Se um jogo de contatos ainda pode ser utilizado ou não, depende praticamente só do volume de material remanescente nas pastilhas de contato. Quando não or possível a inspeção visual, por impossibilidade de desativar o sistema, sugere-se o acompanhamento da evolução da temperatura de cada contato (polo) mediante os terminais de conexão do contator. Constatada a evolução dierenciada muito rápida de temperatura, desativar o sistema e vericar visualmente a situação dos contatos do contator. Ainda na atividade de manutenção, é importante localizar qualquer deeito que esteja acontecendo durante o ciclo de trabalho. Assim, por exemplo, seja pelas condições da rede de alimentação, seja por deeito dos componentes, podem ocorrer certos problemas, cujas causas mais requentes estão exemplicadas a seguir.


Deeitos

Causa

Ruídos de vibração

• Sub- tensão no comando

-Perda acelerada da massa dos contatos

- Transormador de comando sub- dimensiondo

- Destruição dos contatos

- Tensão de comando derivada da potência

- Destruição da bobina(1min)

- Falha de conexão e condução -

• Soldagem leve (separável) • Capacidade de ligação e condução

- Área de brilho osco Perda de massa com deormações do contato --Áreas undidas Soldagem intensa( inseparável) •• Perda acelerada da massa dos

contatos

• Capacidade de interupção

Destruião das partes adjacentes aos contatos • Destruiçãodas partes adjacentes

aos contatos

• Durabilidade de elétrica

Soldagem intensa (não separável) • Soldagem leve (separável)

- Área de brilho osco •Frequência de manobras

Destruição das parste adjacentes aos contato • Perda de massa com pingos de

derretimento • Curto- circuito

Destruição das partes adjacentes aos contatos


Garantias de bom desempenho A seguir estão algumas recomendações para garantir um bom desempenho do contator: • Acompanhar o estado dos contatos através do cálculo da durabilidade

e registrar desligamentos por anormalidades, que certamente vão reduzir a vida útil. • Instalar os relés de proteção contra sobrecarga e os fusíveis máximos,

de acordo com o especicado no catálogo do abricante. • Avaliar as consequências de um curto-circuito (o contator não desliga,

mas vai conduzir a corrente de curto-circuito por tempo limitado ) presente no circuito. • Controlar as condições de aquecimento das peças de contato. Elas

podem ser danicadas por essa temperatura alta, sempre proveniente de condições anormais de utilização. • Praticar o uso de peças de reposição originais do próprio fabricante do

contator. A seguir , veja o acionamento de motores elétricos.



Acionamentos de motores elétricos

As maneiras de ligar um motor são basicamente divididas em dois grupos: partida direta e partida indireta. Já as ormas de comandar os motores são variadas e não existe um esquema denido, somente padrões (normas) de instalação. Vimos em Comandos elétricos os circuitos para partida de motores elétricos monoásicos e triásicos. Agora, você vai rever os sistemas de partida de motores triásicos com algumas inormações adicionais e também será dado um breve enoque em sot-starter, inversor de requência e CLP abordados com maiores detalhes em automação industrial, dada a importância desses dispositivos.

Partida direta Partida direta é o método de acionamento de motores de corrente alternada, na qual o motor é conectado diretamente à rede elétrica, ou seja, ela se dá quando aplicamos a tensão nominal sobre os enrolamentos do estator do motor, de maneira direta. Nesse tipo de partida, a corrente de pico (Ip) pode variar de 4 a 12 vezes a corrente nominal do motor, sendo a orma mais simples de partir um motor. Comumente, a vantagem principal é o custo, pois não é necessário nenhum outro dispositivo de suporte que auxilie a suavizar as amplitudes de corrente durante a partida. Veja os circuitos de orça e comando de uma partida direta automática de um motor triásico.

Força

Comando

A B C F5

F1 F2 F3

95

1 3 5 K1 2 4 6 1 3 5 F4

F4 96 1

B0

B1


3 4

2 4 6

M 3~

2

K1

13 14

A1

K1

A2


A seguir estão os circuitos para partida automática com reversão no sentido de rotação do motor triásico. A B C

A

F1 F2 F3

F5 O F4 96 1

1 3

5

K1

1 3

5

B0 2

K2 2 4

6

2 4

6

3 B1

1 3

K1 4

5

13

3

B2 14

4

K2

22

F4 2 4

K1 21 A1

K1

21 A1 K2

A2

M

14

22

K2

6

13

A2

N

3~

Existem limites de potência para cada tensão de rede, conorme determinação da concessionária local, sendo na maioria dos casos de 5 cv nas redes de 220/127 V e de 7,5 cv nas redes de 380/220 V.

Partida indireta A alta corrente de partida solicitada por motores triásicos pode causar queda de tensão e sobrecarga na rede, aquecimento excessivo dos condutores e uma série de outros atores prejudiciais à instalação elétrica. Isso piora, à medida que aumenta a potência dos motores. Nesses casos, deve-se ter a preocupação de reduzir a corrente de partida do motor, aplicando-lhe uma tensão inerior à nominal no instante da partida. Assim, a potência do motor ca reduzida e, consequentemente, sua corrente. Depois que o motor atinge rotação nominal, eleva-se sua tensão ao valor correto. Dessa orma, não haverá grande pico de corrente na partida. São sistemas mais caros e trabalhosos, além do inconveniente de o motor não poder partir com plena carga, devido à redução do conjugado. As reduções de corrente, potência e conjugado são proporcionais ao quadrado da redução da tensão, isto é: reduzindo a tensão duas vezes, reduz-se a corrente, a potência e o conjugado quatro vezes. Esses sistemas só terão eeito se orem comutados corretamente, ou seja, somente quando o motor atingir rotação nominal, troca-se para a tensão plena. Caso contrário, o segundo pico de corrente que ocorre no momento em que o motor passa a receber a tensão nominal será muito alto, tornando o sistema sem unção. Essa comutação pode ser eita através de chave manual diretamente pelo operador – que deverá estar orientado – ou automaticamente por um temporizador. • Instalações Industriais 62

Ip/In 100%

CORRENTE SEM REDUÇÃO

CORRENTE COM REDUÇÃO

TROCA DAS TENSÕES

0 0

50

100 VELOCIDADE

Fonte: WEG. Manual de motores elétricos.

Gráco pico de corrente Os tipos de partida com tensão reduzida mais convencionais são: partida compensadora, partida série-paralelo, partida estrela-triângulo e sotstarter (chave de partida suave).

Partida compensadora A chave de partida compensadora alimenta o motor com tensão reduzida em suas bobinas na partida. Essa redução é eita através da ligação de um autotransormador em série com as bobinas, após o motor ter acelerado, elas voltam a receber tensão nominal. Aplicável a todos os motores triásicos, desde que uncionem com a tensão da rede elétrica local, não interessando o tipo de ligação nem o número de terminais. A redução da tensão é eita com um autotransormador de partida triásico, alimentando o motor com um percentual da tensão da rede, até sua aceleração total. Após isso, o transormador é retirado do circuito e o motor recebe tensão total. Os valores mais usuais disponíveis na saída dos autotraos são 50, 65 e 80%. Na partida compensadora, os valores da corrente na rede e no motor são dierentes, por terem tensões dierentes. A maior corrente será no motor, por ter a menor tensão, já que a potência de entrada é a mesma de saída (considerando um transormador ideal). Veja os circuitos de orça e comando.


Comando

Força R

A B C F1 F2 F3

F5 95

F4 96 1

1 3 5 K2 2 4 6

1 3 5 K1 2 4 6

T1

2 1

B0

2

1 3 5 F4

B1

80% 65%

T1 2 4 6

13

3

100%

4 65

D1

Y

66 K3 21

1 3 5 K3 2 4 6

K2

K1

13

K3

AUTOTRAFO TRIFÁSICO

14

31

21

32

K3 22

43

K1

43

K3

44

44

K1

14

22 A1

M 3~

K1

A2

A1

K2 K1

A2

A1

D1

A2

A1

K1

A2

L1

L2

tensão de saída 220 x 0,65 = 143 V potência na partida 1,5 x 0,65 = 0,634 KVA

corrente na rede

corrente no motor

I = P /(U x 3 )

I = P /(U x 3 )

I = 634 / (220 x 3 ) I = 1,66 A (I rede = tap x in)

M 3~

I = 634 / (143 x 3 ) I = 2,55 A (I motor = tap x in)

motor trifásico 1,5 KVA In = P /(U x 3 ) In = 1500 / (220 x 3 ) In = 3,93 A

- Esquematização de uma partida compensada

A partida compensadora tem como desvantagem o custo elevado, ocupar grande espaço ísico e ter o número de partidas por hora limitado devido ao autotrao. No entanto, é bem mais eciente que os outros sistemas tradicionais e é indicado para máquinas que necessitem partir com carga. Na partida, os valores da potência corrente (rede) e conjugado reduzem proporcionalmente ao quadrado da redução da tensão. A corrente no motor diminui conorme a saída do autotransormador. primário

taps (derivações)

{

secundário - Autotrafo trifásico


Correntes

TAPS

primário

taps

secundário

80%

0,64 x l

0,80 x l

0,16 x l

65%

0,42 x l

0,65 x l

0,23 x l

50%

0,25 x l

0,50 x l

0,25 x l

órmulas

(tap)2

(tap)

(tap)-(tap)2

Partida série-paralelo Na partida em série-paralelo é necessário que o motor seja ajustável para duas tensões, a menor delas igual à da rede e a outra duas vezes maior. Esse tipo de ligação exige nove terminais do motor e que este seja ajustável para quatro níveis de tensão (220/380/440/760 V, por exemplo). A tensão nominal mais comum é 220/440 V, ou seja, durante a partida o motor é ligado na conguração série (440), até atingir sua rotação nominal e, então, comuta para paralelo (220). A partida do motor é eita com as bobinas conectadas em série, azendo com que a tensão se divida entre elas. Depois que o motor atinge rotação nominal, az-se a troca das ligações para paralelo, recebendo, assim, cada bobina a tensão total. A corrente de partida ca reduzida em quatro vezes e o mesmo acontece com o conjugado e a potência. Assim, é extremamente recomendado azer a partida a vazio e somente em máquinas com baixo conjugado resistente de partida. Veja os circuitos para partida série-paralelo estrela sem reversão. Força (*) A B C F1 F2 F3

1 3 5

1 3 5

K12

K22

4 6 1 3 5

1 3 5

K3

4 6

2 4 6

1 3 5

K4

1 3 5

K5 2 4 6

K4

2 4 6

2 4 6

7 8 9 3 2 1

Comando

6 5 4

M 3~ 10 11 12

R F6 95

F4 F5

96 95 96 1

B0 2 3

B1

13

K1

4

55

D1 36

K3

A2

K3 1

14

A1

D1

A2

3

2

13

A1

K3 N

14

4

K1

A1

K1

A2

A1

K2

A2

A1

K4

A2


Observação: *O esquema de orça reere-se a motores 12 pontas (4 tensões – 220, 380, 440 e 760 V).

Partida estrela-triângulo Esse sistema é usado nos motores para duas tensões com relação Y-∆ e no mínimo seis terminais, devendo obrigatoriamente a menor delas coincidir com a tensão da rede. O que se az é uma ligação “errada” (de orma proposital e controlada), na qual se conecta o motor para a maior tensão (Y) no momento da partida, aplicando-lhe a menor tensão (rede -∆). Depois de embalar por completo, trocam-se as ligações para que quem corretas. motor de indução rede 220 v

220/380 v

Partida: Conecta-se O Motor Para 380 V (Ligação Estrela)

Tempo: o motor deve embalar completamente

Funcionamento: Conecta-se o motor para 220 V (ligação triângulo)

Placa de identicação

- Esquematização de uma partida estrela-triângulo para uma rede 220V

Uma partida estrela-triângulo oerece redução de três vezes do pico de corrente. Em igual proporção ocorre a redução do conjugado do motor, ato que indica uma partida sem carga. O sistema não é recomendado em máquinas que exigem grande torque inicial. Veja a seguir os circuitos de orça e comando.

Comando

Força R S

T

R

F1 F2 F3

F5 95

F4 1

3

1

5

K1 2 4 6 1

3

3

5

K2 2 4 6

1 3 5 K3 2 4 6

5

96 1

B0

2 3 4

B1

F4

13

13

K3

K1

14

D1

6 4 5

1

2

3

K2 M 3~

K3

68

14

65

2 4 6

67

D1

66 21

43

K3 14

44

21

K3

22 A2 A1

13

K2

A1

D1

A2

A1

K1

A2

K2

22 A1 A2

L1

L2

Sot-starter (partida suave) É um sistema microprocessado projetado para acelerar, desacelerar e proteger motores elétricos de indução triásicos, ornecendo aumento e/ou redução progressiva da tensão ao motor, através de tiristores. Com esta chave é possível ajustar os valores de torque e corrente em unção da solicitação da carga acionada, ou seja, a corrente exigida será a mínima necessária para o aceleramento do motor. Com a chave sotstarter é possível ter ajuste da tensão de partida por tempo pré-denido, pulso de tensão na partida para cargas com alta inércia; proteções contra alta de ase e sobrecorrente, aixa de limitação da corrente, rampas de aceleração e desaceleração, entre outros. • Instalações Industriais 66

Para a aquisição correta, é importante saber o número necessário de partidas por hora antes da instalação. Em paralelo ao sot-starter usa-se um contator (by-pass) que az a alimentação do motor, após terminado o processo de partida, evitando desgaste dos componentes. Exemplos de aplicação: ventiladores e exaustores, bombas centríugas e dosadoras, agitadores, misturadores, centríugas de açúcar, esteiras transportadoras e compressores. Fonte:

1L1 3L2 5L3

http://www.weg.com.br /contents/prod/automo cao/auto m_06_b.jpg

Full Speed

Power

10/04/2002

Fonte: http://200.170.17.200:99/ catologue/donnees/photo/ s/TL1/11282.gif 10/04/2002

2L1

4L2

6L3

alimentação

K1 softstarter

K2 comando à distância ou local

M 3~ Esquematização do funcionamento de uma partida soft-sarter

Após termos visto os tipos de partida mais convencionais, veja agora dois dispositivos também utilizados com bastante ecácia no acionamento de motores elétricos.Trata-se do inversor de requência e do controlador lógico programável.

Acionamento através de inversor de requência Um inversor de requência é um dispositivo capaz de gerar uma tensão e requência triásicas ajustáveis, com a nalidade de controlar a velocidade de um motor de indução triásico. A alimentação desses aparelhos pode ser monoásica ou triásica, dependendo de sua construção. Em geral, podem ser programados para os valores máximo e mínimo de requência de saída, conorme necessidade da instalação. A variação da velocidade é geralmente eita a partir de um potenciômetro de reerência externo. O esquema de ligação e as características como potência de acionamento, tensão de entrada e saída, variação da • Instalações Industriais 67

requência e outros são encontrados no manual que acompanha o aparelho.

Fonte: http://www.weg.com.br/contents/ prod/automacao/autom_01.jpg

Fonte: http://200.170.17.200:99/catalogue/ donnees/photes/TL2/14560.gif

- Inversores de freqüência

Acionamento através de controlador lógico programável (CLP) Um controlador lógico programável (CLP) é um computador especializado, baseado num microprocessador que desempenha unções de controle de diversos tipos e níveis de complexidade. Fisicamente o CLP é ormado por um circuito eletrônico, por entradas e por saídas. As entradas são os terminais onde se ligam todos os componentes que dão instruções ao circuito, determinando o que deve ser eito com base em uma programação pré-realizada (sotware). Incluemse os interruptores, m-de-curso, pedaleiras, sensores, contatos do relé térmico de sobrecarga. Nas saídas são ligados os componentes que seriam acionados em um circuito de comando tradicional, como por exemplo, contatores para acionamento de motores, lâmpadas, solenoides, entre outros. As entradas e saídas podem ser analógicas (valores variáveis) ou digitais (valores não variáveis, ou seja, ligado ou desligado, tudo ou nada). botões etc. s a d a r t n e

programação

CLP

contatores etc. s a d i a s

- Estrutura básica de um comando com CLP

Os CLPs trazem a vantagem de reduzir e acilitar a instalação ísica, excluindo os componentes da parte de comando, como os temporizadores e relés de comando (ou contator auxiliar). Além disso, qualquer mudança da parte lógica não implicará em mudança das ligações, sendo alterada somente a programação do CLP (sotware).


+ -

+ 24 VDC

1.0

1.1

1.2

1.3

+ 1.4 C input 24 VDC

CLP

0.0

0.1

0.2

ouput 250 VAC max. 0.3 0.4 C

N F - Ligação básica das entradas e saídas (digitais) em um CLP

Fonte: http://200.170.200:99/catalogue/donnees/ photos/MOD/40921.gif

Fonte: http://200.170.200:99/catalogue/donnees/ photos/MOD/41055.gif

- Controladores Lógicos Programáveis (Fabricante TELEMECANIQUE)

Agora que você estudou sobre acionamentos de motores elétricos, verá no capítulo a seguir sobre o sistema de ornecimento ininterrupto de energia elétrica.



Federação das Indústrias do Estado do Espírito Santo – Findes

Lucas Izoton Vieira Presidente

Senai – Departamento Regional do Espírito Santo

Manoel de Souza Pimenta Diretor-gestor Robson Santos Cardoso Diretor-regional Alredo Abel Tessinari Tessinari Gerente de Operações e Negócios Fábio Vassallo Mattos Gerente de Educação e Tecnol Tecnologia ogia Agostinho Miranda Miranda Rocha Gerente de Educação Profssional

Equipe técnica Marcelo Bermudes Gusmão Coordenação Sandro Santos Silva Elaboração Carlos Eduardo Gomes Ribeiro Revisão técnica Marília Marques Adaptação de linguagem

Islene Servane dos Santos Revisão gramatical Tatyana Ferreira Revisão pedagógica Andrelis Scheppa Gurgel Projeto gráco Jackeline Oliveira Oliveira Barbosa Jarbas Barros Gomes Diagramação Bruno Sathler Eugênio Santos Goulart Fernando Emeterio de Oliveira Ilustração Fernanda de Oliveira Brasil Maria Carolina Drago Tatyana Ferreira Vanessa Yee Organização

Eletroeletrônica

Instalações Industriais Versão 0

Vitória 2009

© 2009. Senai - Depart amento Regional do Espírito Santo

Todos os direitos reservados e protegidos pela Lei nº 9.610, de 19/02/1998. É proibida a reprodução total ou parcial desta publicação, por quaisquer meios, sem autorização prévia do Senai-ES. Senai-ES Divisão de Educação e Tec Tecnologia nologia - Detec

Ficha catalográfca elaborada pela Biblioteca do Senai-ES - Unidade Vitória

Dados Internacionais de Catalogação-na-publicação (CIP) SENAI. Departamento Regional do Espírito Santo. S492i

Instalações industriais./ Serviço Instalações Ser viço Nacional de Aprendizagem Industrial, Departamento Regional do Espírito Santo. - Vitória : SENAI/ ES, 2009. 88 p. : il. Inclui bibliograa 1. Instalações industriais. 2.Fator de potência. 3. Consumo. 4. Condutor. 5. Linha elétrica. 6. Corrente. 7. 7. No-break I. Título. CDU: 621 621.316 .316

Senai-ES - Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial

Departamento Regional do Espírito Santo Av. Nossa Senhora Senhora da Penha, Penha, 2053 Ed. Findes - 6º andar Cep: 29056-913 - Vitória - ES Tel: (27) 3334-5600 - Fax: (27) 3334-5772 - http://w ww.es.senai.br

Apresentação

A busca por especialização prossional é constante. Você, assim como a maioria das pessoas que deseja agregar valor ao currículo, acredita nessa ideia. Por isso, para apoiá-lo na permanente tarea de se manter atualizado, o Senai-ES apresenta este material, visando a oerecer as inormações de que você precisa para ser um prossional competitivo. Todo o conteúdo oi elaborado por especialistas da área e pensado a partir de critérios que levam em conta textos com linguagem leve, grácos e ilustrações que acilitam o entendimento das inormações, além de uma diagramação que privilegia a apresentação agradável ao olhar. Como instituição parceira da indústria na ormação de trabalhadores qualicados, o Senai-ES está atento às demandas do setor. A expectativa é tornar acessíveis, por meio deste material, conceitos e inormações necessárias ao desenvolvimento dos prossionais, cada vez mais conscientes dos padrões de produtividade e qualidade exigidos pelo mercado.




Introdução

Neste componente curricular você conhecerá as instalações elétricas industriais. O estudo começará conceituando os chamados “parâmetros undamentais de uma instalação”. Em seguida serão apresentados os elementos básicos desta, incluindo as ormas de instalação e, em seguida, o esquema elétrico. Serão também objetos de estudo as grandezas e as cargas elétricas, por ser de extrema importância o conhecimento destas para a correta seleção de dispositivos de manobra e proteção elétrica. Tais dispositivos também serão analisados, seguidos pelos tipos de acionamento de motores e Sistema de Fornecimento Ininterrupto de Energia Elétrica – UPS - com suas topologias principais. Finalizaremos o estudo com as baterias, utilizadas como onte portátil de eletricidade ou em situações de emergência, quando outras ontes de energias não estão disponíveis. Vamos começar?



Parâmetros undamentais de uma instalação

Para um pereito entendimento sobre o assunto “Instalações elétricas industriais”, você deve conhecer alguns parâmetros básicos, importantes em um projeto elétrico. O objetivo desta unidade é conceituar tais parâmetros, abrindo-lhe caminho para obter sucesso no estudo que ora se inicia. Os parâmetros undamentais de uma instalação elétrica são: a carga instalada, potência demandada, ator de demanda, potência reativa, ator de potência e consumo. A seguir, o conceito de cada um deles.

Carga instalada Carga instalada é a soma das potências nominais dos equipamentos elétricos instalados na unidade consumidora, em condições de entrar em uncionamento, expressa em quilowatts (kW), como por exemplo, tomadas de corrente, lâmpadas, chuveiros, aparelhos de ar condicionado, motores e todos os demais.

Potência demandada Potência demandada é a potência elétrica realmente absorvida em um determinado instante por um aparelho ou por um sistema.

Fator de demanda Fator de demanda é a razão entre a potência máxima registrada por uma instalação e a carga instalada. É sempre menor ou igual a um.

Potência reativa Para você entender o que é potência reativa precisa saber o que é potência ativa e potência aparente. A potência ativa é a capacidade do circuito em produzir trabalho em um determinado período de tempo. Devido aos elementos reativos da carga, a potência aparente, que é o produto da tensão pela corrente do circuito, será igual ou maior do que a potência ativa.


Portanto, a potência reativa é a medida da energia armazenada que é devolvida para a onte, durante cada ciclo de corrente alternada, e requerida por equipamentos que possuem bobinas, como motores e transormadores. É a energia que é utilizada para produzir os campos elétrico e magnético necessários para o uncionamento desses tipos de cargas.

Fator de Potência O ator de potência (FP) de um sistema elétrico é a razão entre a potência ativa e a potência aparente de uma instalação. Pode estar entre 0 e um.

Consumo É a energia ativa total “consumida” por uma instalação ao longo de um período de tempo, normalmente um mês. No capí tulo a seguir você vai aprender sobre os elementos de uma instalação elétrica.


Elementos da instalação

A energia gerada pelas usinas não está na orma apropriada para o consumo e, para que ocorram poucas perdas na transmissão à distância, no local em que a usina produz energia, ela é transormada, ou seja, sua tensão é modicada. Partindo da usina em que é gerada, a energia passa por um primeiro transormador que eleva sua tensão para um valor da ordem de dezenas de milhares de volts a centenas de milhares de volts. Perto do centro de consumo, a energia sore uma transormação no sentido de baixar sua tensão para um valor menor, mais apropriado para as redes urbanas, para ser levada aos bairros em os colocados em postes comuns. Nos postes existem transormadores que azem o “abaixamento nal” da tensão, de modo que ela possa ser usada de orma mais segura nas residências e indústrias. Nesta unidade você vai conhecer elementos que azem parte de uma instalação elétrica. Vamos ao estudo!

Entrada de Força Entrada de Força é o ponto de entrega de energia. Também é o ponto onde é eita a medição do consumo da energia elétrica. A entrega de energia pode ser eita em duas categorias de tensão: a secundária e a primária. A entrada em tensão secundária é de baixo valor, ou seja, em que a tensão de ornecimento de ase e de linha são respectivamente iguais a 127V/220V ou 220V/380V. Dependendo da região, pode-se também ter tensão de 115V/230V ou 110V/220V, ou ainda apenas 220V. O ornecimento de energia pode ainda ser monoásico, biásico ou triásico, conorme a aixa de potência a ser atendida. O monoásico é o sistema de cargas pequenas e corresponde a 127 volts (V). Geralmente é utilizado em residências com um número reduzido de aparelhos, com apenas o básico como: luz elétrica, geladeira, televisor, ventilador, aparelho de som, erro elétrico e chuveiro elétrico.


O biásico corresponde a 220 volts e normalmente é utilizado em residências com um número maior de aparelhos como computador, reezer, geladeira, chuveiro elétrico, ar-condicionado, videocassete, entre outros. • Instalações Industriais 13

O triásico engloba a energia das duas ases anteriores e possui um aumento de carga para evitar o desequilíbrio no sistema de distribuição. O sistema geralmente é utilizado no setor industrial, por causa da maior potência. Nos sistemas triásicos até 100 A por ase, o tipo de medição é a direta, em que a corrente de toda a instalação passa pelo medidor. Carga do Consumidor

Rede Medição Direta Medidor de kwh ou kWh/kWrh

Para o caso de carga instalada superior a 75 KW, a medição é dita indireta, com o uso de transormadores de corrente. Eles são também chamados de transormadores de instrumentos, utilizados em aplicações nas quais circulam, requentemente, altas correntes. Fornecem correntes sucientemente reduzidas e isoladas do circuito primário, de orma a possibilitar o seu uso por equipamentos de medição, controle e proteção. Chave Fusível

Vp

Vs

TCs

Carga da Unidade Consumidora

Fornecimento Transformador Kwh/kW/ KwAh

0h

Pára-Raios

O ornecimento em tensão secundária é até 75kW. Nesse caso, normalmente utiliza-se o transormador de distribuição da companhia e que está nas imediações, ou na própria rua onde se localiza a empresa. Assim sendo, os equipamentos de medição são instalados em uma caixa metálica, que são lacradas pela concessionária de energia local. Quando a potência instalada or superior a 75kW e até 2500kW, a solicitação é que o atendimento seja eito em tensão primária. A empresa é responsável por adquirir seu próprio transormador (trao) e a concessionária ornecerá a energia em tensão primária, com valores típicos de 11900V ou 13800V de linha. A orma como a entrada será eita depende da classe de potência. Porém, do ponto de vista de medição, existem basicamente duas classicações: até 225 kVA, em que a medição é eita na baixa tensão com TC’s (transormadores de corrente), e acima de 225 kVA, na qual a medição é eita na alta tensão com TC’s e TP’s (respectivamente, transormadores de corrente e de potência). • Instalações Industriais 14

Os tipos de entrada podem ser dois: Aérea - eita por cabos de alumínio nus - e Subterrânea - eita por cabos isolados. Dentro da própria planta das grandes indústrias, podem existir vários transormadores instalados próximos de centros de consumo. É normal o uso de cabinas nesses casos. A seguir, observe a ilustração de alguns tipos de entrada primária, muito usadas nas indústrias em poste singelo, em plataorma, em cabina e no solo.

EM PLATAFORMA

EM POSTE SINGELO

EM CABINA

NO SOLO (MEDIÇÃO NA BAIXA TENSÃO)

Alimentador geral (cabos alimentadores) Alimentadores gerais são utilizados para interligar a entrada de orça ao quadro geral de distribuição, sendo assim responsáveis pela distribuição principal de uma indústria. Geralmente são eitos de cobre isolado e divididos entre baixa e alta tensão. Os de baixa tensão são utilizados para alimentar quadros de baixa tensão. Os de alta tensão são utilizados em grandes indústrias que possuem unidades transormadoras próprias. Um aspecto importante a ser levado em conta é a máxima queda de • Instalações Industriais 15

tensão admissível. Isso se deve ao ato de que, do ponto de entrega até o ponto de utilização da carga, existe um valor denido para a queda de tensão máxima admissível. Portanto, se é perdida muita tensão sobre o alimentador, corre-se o risco de não atender a esse requisito ao longo de toda a instalação.

Quadros de distribuição geral Um quadro de distribuição é uma caixa metálica aonde chega o alimentador e de onde partem os subalimentadores para outros quadros menores, próximos à carga e aos quadros terminais. Às vezes, dependendo do porte das cargas, o quadro de distribuição geral também é o quadro terminal, ou seja, ele mesmo alimenta as cargas da indústria. O objetivo primordial do quadro de distribuição geral é abrigar os dispositivos de proteção dos subalimentadores, tais como usíveis e disjuntores. A seguir, veja a ilustração de um painel de distribuição usado em indústrias de porte.

Subalimentadores Semelhante ao alimentador, os subalimentadores destinam-se a interligar o quadro geral de distribuição aos quadros terminais ou a outro quadro de distribuição intermediário.

Quadro terminal O quadro terminal é utilizado para abrigar os dispositivos de proteção da instalação e é classicado de acordo com os dispositivos que abriga. Quando um quadro terminal, além de abrigar dispositivos de proteção, abriga também dispositivos de manobra de motores, ele é chamado de • Instalações Industriais 16

centro de controle de motores ou CCM. Quando o quadro abriga apenas elementos de comando e proteção de máquinas, ele é chamado de quadro de comando. Um quadro terminal é o último quadro entre uma instalação elétrica e seu ponto de utilização. A seguir, veja um exemplo de quadro terminal de pequena potência.

A seguir, veja um exemplo de CCM.

Observe os compartimentos similares a gavetas de armário. Cada compartimento contém os elementos de um dado motor

Circuitos Terminais Os circuitos terminais destinam-se a levar a energia elétrica dos quadros terminais até os pontos de utilização. Normalmente são cabos de baixa tensão, classicados - conorme a carga que alimentam - em monoásicos, biásicos ou triásicos, descritos anteriormente. A alimentação nos pontos de utilização para máquinas que requerem correntes de valores maiores, normalmente acima de 16 A, é realizada através de tomada industrial. Existem em diversas ormas ísicas e com variado número de polos (3F + N + T, 2F + N, 3F + N entre outros). Os tipos de tomadas mais usados são: • Instalações Industriais 17

a) Tomadas para ambientes normais (IP – 00) b) Tomadas para ambientes especiais (IP – 44, IP – 67 entre outros): - modelo à prova de explosão. - modelo à prova de umidade, gases, vapores e pós. É importante risar que, durante a instalação dessas tomadas, deve-se criar um padrão para a conexão dos os, evitando-se assim problemas com sequência de ases e outros condutores. A seguir, veja exemplos de tomadas e plugs industriais.

Fonte: STECK; plugs e tomadas blindadas Brasikon

Fonte: PIAL LEGRAND; material elétrico para instalações

- Tomadas e plugues industriais

Condutores Como o próprio nome diz, os condutores são os elementos responsáveis pela condução da corrente elétrica, levando-a da onte até o ponto de uso. Assim, são os elementos básicos de qualquer instalação. Como você viu, conorme sua unção, os condutores recebem a denominação de alimentadores, subalimentadores ou circuitos terminais. Observe sua constituição básica a seguir:

Nessa gura, vericam-se dois tipos de condutores: o o, cuja parte de metal é maciça (condutor mais à direita) e o cabo, cuja parte de metal é composta por vários os dispostos de orça levemente torcida, como você vê na gura à esquerda. • Instalações Industriais 18

Apostila Comandos Eletricos 2009

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