Corrente Elétrica - Cursos Online SP

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Curso
Noções de
Eletricidade
Carga horária: 30hs
Conteúdo Programático:
Tensão Elétrica
Corrente Elétrica
Corrente Alternada
Aterramento
Motores Elétricos
Motor com freios
Sensores
Pirômetro
Manutenção
Componentes Elétricos
Introdução
O operário desperta com o toque do rádio-relógio. Levanta, acende a luz. Toma um
banho quente. Prepara seu lanche com auxílio da torradeira elétrica.
Alguma coisa ajuda a vida do operário desde que ele acorda. É a eletricidade.
Você já imaginou o mundo sem eletricidade? Não existiria nenhum dos equipamentos
de que o operário precisou. Nem o rádio, nem a televisão.
Tampouco existiria as máquinas comandadas por computadores e robôs.
Certamente, sem a eletricidade a automação não teria alcançado o estágio de
desenvolvimento que possui hoje.
A energia está sempre associada a um trabalho, por isso dizemos que energia é a
capacidade de realizar trabalho.
A energia elétrica manifesta-se por seus efeitos magnéticos, térmicos , luminosos,
químicos e fisiológicos, tais como:
O aquecimento de uma resistência para esquentar a água do chuveiro (efeito térmico)
A luz de uma lâmpada (efeito luminoso)
A eletrólise da água (efeito químico)
A contração muscular de um organismo vivo ao levar um choque elétrico. (efeito
fisiológico)
A rotação de um motor (efeito
magnético)
A energia não pode ser criada, nem destruída, portanto nunca desaparece, apenas se
transformando, passando de um forma para outra.
Na composição da matéria, temos as moléculas, que por sua vez são formadas por
átomos, que são a menor partícula em que se pode dividir um elemento e que é formado
por uma parte central chamada núcleo e uma parte periférica formada pelos elétrons.
O núcleo é constituído por dois tipos de partículas: os prótons, com carga positiva, e os
nêutrons, que são eletricamente neutros, enquanto os elétrons possuem carga negativa, e
como os planetas eles giram ao redor do núcleo.
Tensão Elétrica
Tensão elétrica – (volts = V)
Para que haja movimento de elétrons em um circuito é necessário que alguma força ou
pressão apareça para fazer com que esses elétrons se movimentem. A esta pressão
damos o nome de diferença de potencial (d.d.p.), voltagem, tensão ou forçaeletromotriz
(f.e.m.), que nos é dada em volts.
Analogamente podemos considerar que a tensão elétrica pode ser comparada com a
pressão de um sistema hidráulico e, portanto, a “isolação” de um condutor é
comparativamente à espessura de um duto hidráulico, dimensionado para suportar a
pressão.
A tensão elétrica pode ser isolada por diversos métodos: através de materiais isolantes
aplicados diretamente nos condutores; através de distanciamentos, afastamentos entre os
condutores sendo que, neste caso, o isolante é o ar.
Quanto maior for a tensão elétrica, maior deve ser a isolação do condutor para que não
ocorra falha. Analogamente ao circuito hidráulico, onde quanto maior a pressão da água
maior deve ser a espessura deste duto.
Conceito:
Tensão elétrica: diferença de potencial elétrico entre dois pontos, capaz de gerar
movimento ordenado de elétrons entre um ponto e outro.
Abaixo instrumento de medida da tensão elétrica (voltímetro) que é dado em volts:
Acima um aparelho de medição de tensão analógico, abaixo a forma em que é inserido
no circuito, paralelo a medição.
Corrente Elétrica
Corrente elétrica –( Ampère – A)
Esta unidade define a intensidade elétrica de cargas (elétrons) que fluem através dos
condutores elétricos. A corrente elétrica pode ser comparada a quantidade de água que
passa dentro de um cano. Quanto maior a quantidade de água maior terá de ser a seção
do cano para que permita a passagem de água sem danos.
Assim se comporta a corrente elétrica, também chamada de amperagem. A seção dos
condutores elétricos (cabos e fios) deve ser devidamente compatível para permitir a
passagem de corrente sem provocar aquecimento.
Quanto maior for a intensidade da corrente maior deverá ser a seção do condutor.
No caso da água, a unidade de medida em relação ao tempo é litros por segundos, ou
seja, a quantidade de litros que estiver passando num determinado ponto do
encanamento durante um segundo. Toda vez que passar uma corrente de elétrons em um
circuito elétrico ela poderá também ser medida.
Quando num ponto qualquer de um circuito elétrico passar 6,28 milhões de elétrons dizse que passou um Coulomb, medida essa utilizada para medir cargas elétricas.
Porém, se passar num ponto do mesmo circuito um Coulomb de elétrons no tempo de
um segundo a corrente será de um ampère.
1 A = 1 Coulomb/ segundo
Corrente Alternada
É o movimento ordenado de cargas elétricas, porém com sentido que muda de um
instante para o outro.
A quantidade de vezes em que este sentido de uma corrente elétrica muda dentro de um
determinado tempo denominado de frequência.
As usinas geradoras de energia elétrica produzem tensão e corrente elétrica alternada.
É este tipo de tensão que encontramos nas tomadas de nossas residências e fábricas.
Abaixo símbolo de um gerador de tensão alternada:
Abaixo a forma da tensão alternada em forma de gráfico:
Frequência é igual ao número de oscilação (período) em um segundo. A unidade de
medida da frequência é o Hertz.
No Brasil a frequência é 60 Hertz. Ou seja, em um segundo a tensão elétrica muda de
polarização 119 vezes.
Aterramento
Toda máquina e dispositivos metálicos com acionamento e automatização elétrica tem
que ser aterrado conforme a norma da ABNT ( Associação Brasileira de Normas
Técnicas).
Sua finalidade é proteger as pessoas que estiverem em contato físico com a máquina ou
equipamento.
O aterramento é feito com hastes de cobre fincadas no solo, que de acordo com as
necessidades e condições do solo podem ser em malha fechada ou aberta, sua resistência
é medida com aparelho próprio para esta finalidade chamado de terrômetro.
Considerando que um equipamento está com fuga de corrente elétrica através de seu
corpo metálico, exemplificaremos um equipamento com aterramento e um sem, o
caminho que a fuga encontrará até a terra:
Motores Elétricos
Definição:
Dispositivo eletromecânico, que aproveitando o efeito magnético da corrente elétrica é
usado para transmitir movimentos circulares em seu rotor.
Para diminuir a perda por atrito durante a transmissão de movimentos circulares em seu
rotor, este é apoiado sobre dois rolamentos.
Motor com freios
Motofreios
Em alguns tipos de equipamentos acionados por motores, no momento em que
manualmente ou automaticamente ele é desenergizado, há a necessidade em que ele
para instantaneamente.
Neste caso o recurso usado é o sistema de frenagem de motor por uma ação externa,
seja ela com a aplicação de uma corrente continua no campo magnético do estator do
motor ou por ação mecânica ou eletromecânica.
Em nosso exemplo abaixo veremos o tipo eletromecânico:
Sensores
Sensores Indutivos
Sensores
de
proximidade
indutivos são equipamentos eletrônicos capazes de detectar a aproximação de peças,
componentes, elementos de máquinas, etc.
O princípio de funcionamento baseia-se na geração de um campo eletromagnético de
alta frequência, que é desenvolvido por uma bobina ressonante instalada na face
sensora.
A bobina faz parte de um circuito oscilador, que em condições normal (desacionada),
gera um sinal senoidal.
Quando um metal aproxima-se do campo, este por correntes de superfície, absorve a
energia do campo, diminuindo a amplitude do sinal gerado no oscilador.
A variação de amplitude deste sinal é convertida em uma variação contínua, que
comparada com um valor padrão, passa a atuar no estágio de saída.
A face sensora: é a superfície onde emerge o campo magnético.
Distância sensora: é à distância em que se aproximando o acionador da face sensora, o
sensor muda o estado de saída.
Sensores fotoelétricos
Os sensores fotoelétricos, também conhecidos por sensores ópticos manipulam a luz de
forma a detectar a presença do acionador, que na maioria das aplicações é o próprio
produto.
Princípio de funcionamento:
Baseiam-se na transmissão e recepção de luz infravermelho (invisível ao ser humano),
que pode ser refletida ou interrompida por um objeto a ser detectado.
Os fotoelétricos são compostos por dois circuitos básicos: um responsável pela emissão
do feixe de luz, denominado transmissor, e outro responsável pela recepção do feixe de
luz, denominado receptor.
O transmissor envia o feixe de luz através de um fotodiodo, que emite flashes, com alta
potência e curta duração, para evitar que o receptor confunda a luz emitida pelo
transmissor com a iluminação ambiente.
O receptor é composto por um fototransistor sensível a luz, que em conjunto com um
filtro sintonizado na mesma frequência de pulsação dos flashes do transmissor, faz com
que o receptor compreenda somente a luz vinda do transmissor.
Sistema com barreira
O transmissor e o receptor estão em unidades distintas e devem ser dispostos um em
frente do outro, de modo que o receptor possa constantemente receber luz do
transmissor. O acionamento da saída ocorrerá quando o objeto a ser detectado
interromper o feixe de luz.
Sistema por difusão
Neste sistema o transmissor e o receptor são montados na mesma unidade. Sendo que o
acionamento da saída ocorre quando o objeto a ser detectado entra na região de
sensibilidade e reflete para o receptor o feixe de luz emitido pelo transmissor.
Sistema reflexivo
Este sistema apresenta o transmissor e o receptor em uma única unidade. O feixe de luz
chega ao receptor somente após ser refletido por um espelho prismático, e o
acionamento da saída ocorrerá quando o objeto a ser detectado interromper este feixe.
Espelho prismático
O espelho prismático permite que o feixe de luz refletido para o receptor seja paralelo
ao feixe transmitido pelo transmissor, devido às superfícies inclinadas a 45º, o que não
acontece quando a luz é refletida diretamente por um objeto, onde a luz se espalha em
vários ângulos.
À distância sensora para os modelos reflexivos é em função do tamanho ( área de
reflexão) e, o tipo de espelho prismático utilizado.
Detecção de transparente
A detecção de objetos transparente, tais como: garrafas de vidros, vidros planos, etc;
podem ser detectados com angulação do feixe em relação ao objeto, ou através de
potenciômetros de ajuste de sensibilidade, mas sempre se aconselha um teste prático.
A detecção de garrafas plásticas tipo PET, requerem sensores especiais para esta
finalidade.
Detecção de objetos brilhantes
Quando o sistema reflexivo for utilizado na detecção de objetos brilhantes ou com
superfície polidas, tais como: engradados plásticos para vasilhame, etiquetas brilhantes,
etc, cuidados especiais devem ser tomados, pois o objeto neste caso pode refletir o feixe
de luz.
Atuando assim, como se fosse o espelho prismático, ocasionando a não interrupção do
feixe, confundindo o receptor que não aciona a saída, acasionando uma falha de
detecção.
A fim de evitar que isto ocorra, aconselha-se utilizar um dos métodos.
1-Montagem angular em relação ao produto.
2-Filtro polarizado, que serve para direcionar mecanicamente o feixe de luz.
Pirômetro
Controle de Temperatura
Dentro de um processo de produção às vezes temos a necessidade de controlar a
temperatura, e neste caso temos que usar um dispositivo que consiga manter a
temperatura na qual o nosso produto precisa.
Abaixo temos o tipo mais comum de pirômetro:
Tais dispositivos que controlam a temperatura tem o nome de Pirômetro e trabalham em
conjunto com sensores chamados termoelemento que fazem a leitura da temperatura,
normalmente utilizamos o termopar ou termoresistência do tipo Pt-100.
E através da leitura do termoelemento, e a programação feita no pirômetro podemos
acionar tanto o comando para ligar a resistência, como também, através do programa
podemos acionar o resfriamento através de ventiladores ou ventoinhas.
Termopar
O termopar, ao ser aquecido acelera a movimentação dos elétrons livres e faz com que
eles passem de um material para outro, causando uma diferença de potencial.
Esta ddp é que será lida pelo pirômetro e convertida em temperatura que poderemos ler
em seu display.
O termopar ao ser aquecido faz com que o elétron circule, causando uma ddp da ordem
de milivolts, e estes milivolts é identificado na entrada do pirômetro e é convertido em
um sinal digital que é identificado no display com números que reconhecemos como
valores de temperatura.
Abaixo exemplo de aplicação do Pirômetro:
Manutenção
MANUTENÇÃO CORRETIVA
É o serviço de manutenção realizado após a falha. Equivale a uma atitude de defesa
enquanto se espera uma próxima falha acidental. É a chamada “manutenção
catastrófica”, ou seja, é norteada pela idéia: “nada se faz enquanto não houver fumaça
(defeito ou falha)”.
Este é o método tradicional de se fazer manutenção e sempre gera custos crescentes,
além de paradas imprevistas.
MANUTENÇÃO PREVENTIVA
Define-se como sendo um conjunto de procedimentos que visam manter a máquina em
funcionamento, executando rotinas que previnam (evitem) paradas repentinas.
É um método onde as intervenções tem previsão, preparação e controle. Ou seja, as
intervenções são planejadas.
Exemplo: um determinado equipamento tem algumas peças que costumam apresentar
defeitos a partir de 3000 horas de uso, assim a preventiva pode programar a sua troca
antes de atingir este número de horas.
MANUTENÇÃO PREDITIVA
A manutenção preditiva é um aperfeiçoamento da manutenção preventiva, baseado no
real conhecimento das condições da máquina, equipamento ou componente. A
manutenção preditiva nasceu da constatação de que, muitos componentes ainda em bom
estado eram trocados nas intervenções preventivas, devido a isso buscou-se modos de
identificar o momento da falha com maior precisão para que se pudesse intervir um
pouco antes da ocorrência.
CAUSAS DE FALHAS ELÉTRICAS MAIS COMUNS
•
Mau
contato
•
Condutores
•
Chave
fim-de-curso
•
Sensor
•
Conector
do
•
Motor
•
Relê
do
•
Eletroválvula
•
Contator
de
•
Fusível
• Disjuntor desarmado
nos
solta
ou
sensor
motor
com
potência
conectores
interrompidos
inoperante
desregulado
solto
travado
desarmado
defeito
desarmado
aberto
Componentes Elétricos
Fusível
O fusível é um elemento de proteção que abre o circuito toda vez que a corrente elétrica,
que passa pôr ele, ultrapassa a corrente nominal do fusível, isso devido ao fio que esta
dentro dele que se funde e rompe-se impedindo então, a passagem da corrente elétrica.
O fusível é utilizado para proteção contra curtos-circuitos, não sendo uma proteção ideal
à sobrecargas.
Fusível DIAZED
O fusível DIAZED é constituído de um corpo de porcelana em cujos os extremos
metálicos se fixa um fio de cobre puro ou recoberto com uma camada de zinco, imerso
em areia especial de granulação adequada, que funciona como meio extintor do arco
voltaico.
Fusível NH
O conjunto para fusíveis do tipo NH é constituído de Base e Fusível. A base é
construída de material termoplástico, possuindo meios de fixação para quadros ou
placas. Possuem contatos em forma de garras prateadas, que garantem o contato
elétrico.
O fusível possui um corpo de porcelana onde se aloja o elemento fusível e o elo
indicador de queima imersos em areia e nas extremidades contatos do tipo faca
prateados.
DISJUNTOR
Denominam-se disjuntores os dispositivos de manobra e proteção, capazes de
estabelecer, conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, assim
como estabelecer, conduzir por tempo especificado e interromper correntes em
condições anormais especificadas do circuito, tais como as de curto-circuito e/ou
sobrecarga.
Dispositivos de manobra e proteção contra sobrecarga.
Relês térmicos
Os relês térmicos, assim como os fusíveis, são elementos de proteção, porém com
funções diferenciadas. Enquanto o fusível é utilizado principalmente na proteção contra
curto-circuito, o relê térmico é utilizado em casos de sobrecarga.
O relê térmico funciona com o princípio de bimetais (normalmente ferro e níquel),
assim, se houver uma elevação de corrente por um determinado tempo, devido a uma
sobrecarga, haverá um aquecimento do bimetálico e o relê térmico comuta desligando o
circuito.
Botões no comando elétrico
Os botões podem ainda fazer a sinalização do comando, ou seja, em seu interior possui
uma lâmpada que indica que o botão foi acionado.
Sinalização
Para que um operador saiba o que está acontecendo com o equipamento que ele está
operando, é necessário que possa visualizar, rápida e facilmente, mensagens que
indiquem que a operação está se realizando dentro dos padrões esperados.
É a forma visual ou sonora de chamar a atenção do operador para uma situação
determinada em um circuito, máquina ou conjunto de máquinas.
Ela é realizada por meio de campainhas ou sirenes ou por sinalizadores luminosos com
cores determinadas por normas.
CONTATORES
São dispositivos de manobra eletromecânica, construídos para um elevado número de
manobras.
De acordo com a potência (carga), o contator é um dispositivo de comando do motor e
pode ser usado individualmente, acoplado a relês de sobrecarga (relê térmico), na
proteção de sobrecorrente. Certos tipos de contatores têm a capacidade de estabelecer e
interromper correntes de curto-circuito.
Chaves fim–de-curso
Tem como finalidade limitar uma ação dentro de um comando elétrico, ou comandar
uma nova operação dentro comando elétrico.
Normalmente a chave FDC tem dois jogos de contatos, um NF e um NA.
Obs.:- existem chaves FDC com mais de dois jogos de contatos.
Abaixo temos uma figura com a demonstração dos contatos:
CHAVES SECCIONADORAS
São dispositivos de manobra que servem para abrir ou fechar um circuito geral do painel
de comando.
Temos chaves seccionadoras simples, em que somente servem para fechar ou abrir um
circuito manualmente, veja abaixo:
Os modelos acima são para manobra de equipamento de porte pequeno.