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Universidade do Estado de Mato Grosso Campus Sinop Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas ACIONAMENTO DE MÁQUINAS ROGÉRIO LÚCIO LIMA Sinop – Novembro de 2016 Acionamento de Máquinas Dispositivos elétricos – comando e proteção Disjuntores Motores Os disjuntores motores são simultaneamente dispositivos de proteção e manobra, exercendo as seguintes funções: • São empregados para efetuar a proteção elétrica do circuito com a detecção de sobrecorrentes e a abertura do circuito; • Permitem comandar, por meio da abertura e fechamento voluntário sob cargas, seus respectivos circuitos em que são instalados. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Disjuntores Motores Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Disjuntores Motores Características básicas • Atuação multipolar, evitando atuação desequilibrada de motores trifásicos; • Oferecem larga margem de escolha de correntes nominais, simplifica a coordenação com outros dispositivos de proteção; • Operação repetitiva, pode ser religado após terem atuado, sem necessidade de substituição; • Sua característica tempo x corrente, além de ajustável em muitos casos, não é afetada por correntes que provocam outros disparos; • Em alguns casos permitem comando a distância; Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Disjuntores Motores Características básicas Níveis de proteção • Contra sobrecorrentes pequenas e moderadas através de disparadores magnéticos ou térmicos; • Contra correntes de curto-circuito através de disparadores eletromagnéticos; Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Disjuntores Motores Características básicas Dispositivos de partida com disjuntor motor Recomendado nos seguintes casos: • Comando deve ser local; • Frequência de operação é baixa; • Pouco espaço, pois o disjuntor atende as necessidades de comutação e proteção de sobrecargas. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Relé de temperatura a termistor. São dispositivos de proteções apropriados para motores e autotrafo de partida utilizados em sistemas industriais contra o excesso de temperatura nos enrolamentos destes equipamentos. São usados em sistemas para proteção contra sobrecargas moderadas, assim como o relé bimetálico de sobrecarga, com grande vantagem sobre este, pois são sensores de temperatura e não de corrente elétrica. Fabricados em dois tipos: • NTC – coeficiente de temperatura negativa; • PTC – coeficiente de temperatura positiva. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Relé de temperatura a termistor. • NTC – coeficiente de temperatura negativa • PTC – coeficiente de temperatura positiva Os termistores PTC são construídos a partir de materiais semicondutores especiais em que estes elementos apresentam grande faixa de liberação de elétron – lacuna em razão do decréscimo de temperatura. Quanto maior a temperatura, maior a resistência do PTC. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Relé eletrônico de sobrecorrente para proteção de motor Uma das causas mais frequentes de queima de motores elétricos de indução é o aquecimento dos enrolamentos acima de valores admissíveis provenientes de uma corrente excessiva. Normalmente utiliza-se o relé bimetálico, que além de ser lento, não possui recursos para o controle do tempo do tempo de disparo, quando da ocorrência de um determinado valor de sobrecarga. Além de ser rápido, este dispositivo permite o ajuste de dois parâmetros independente: • O primeiro ajuste é o valor de referencia da corrente de desligamento - este valor corresponde a taxa de sobrecarga que o sistema protegido poderá ser submetido; • O segundo ajuste e o valor de referencia do elemento temporizador – corresponde ao tempo em que o elemento a ser protegido poderá ficar submetido a corrente de sobrecarga anteriormente ajustado. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Relé de sequencia de fase Este dispositivo tem como objetivo supervisionar se a sequencia de fase em determinado ponto de uma instalação está correta. Genericamente, este relé é acoplado em um determinado ponto do sistema elétrico para supervisionar a rotação de um motor de indução trifásico. Geralmente quando se usa este dispositivo, é uma imposição imposta pela carga. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Relé de sequencia de fase Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores São elementos principais de comandos eletromecânicos, que permitem o controle de elevadas correntes por meio de um circuito de baixa corrente. Caracterizado como uma chave não manual, eletromagnética, com uma única posição de repouso, capaz de estabelecer, conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito. Bobina – representa a entrada de controle do contator que, ao ser ligada a uma fonte de tensão, circula na mesma corrente elétrica que cria um campo magnético que envolve o núcleo de ferro; Núcleo de ferro – atraído para dentro da bobina pelo campo magnético, está acoplado ao contato e, consequentemente, o movimento do núcleo aciona o contato; Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores Contato – é acionado pelo núcleo de ferro e está acoplado a uma mola que tende a leva-lo a oposição de repouso, porém quando a bobina é energizada, a força do campo magnético é maior que a da mola, fazendo com que o núcleo fixo atraia o núcleo móvel. Mola – elemento responsável por levar de volta o contato a posição de repouso quando a bobina é desconectada da fonte, quando cessa o campo magnético e a mola torna-se mais forte que o núcleo. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores Principais circuitos utilizados em acionamentos eletromecânicos Circuito principal – formado pelos contatos principais e terminais. Tem a função de conduzir a corrente de operação quando os contatos principais estiverem em estado fechado; Circuito auxiliar – aciona os dispositivos de manobra. É utilizado para fins de comando, trava e sinalização. Seus principais componentes são a bobina e o contator auxiliar que é acionado mecanicamente pelo contator. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores Principais circuitos utilizados em acionamentos eletromecânicos A classificação dos Contatores é feita de acordo com categorias de emprego dos contatores, que dependem dos seguintes fatores: • Natureza do receptor controlado – motor de gaiola ou anéis, resistências; • Condições nas quais se efetuam os fechamentos e aberturas – motor em regime ou com rotor bloqueado, inversão do sentido de rotação. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores Categorias de emprego em corrente alternada Cargas essencialmente indutivas – como por exemplo, motores elétricos. Embora exista presença de um certo efeito resistivo, manifestado pela existência das perdas Joule, comprova-se que, ao lado dessa carga indutiva coexiste uma com menor magnitude que é a carga resistiva. Cargas essencialmente resistivas – como por exemplo, em fornos elétricos e lâmpadas incandescentes. Cargas essencialmente capacitivas – como as encontradas nos capacitores, apesar da presença, em menor intensidade, de cargas indutivas ou resistivas nesse componente. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores Categorias de emprego em corrente alternada AC1 – aplica-se para aparelhos em CA com fator de potencia ≥ 0,95, ou seja, utiliza-se para manobras leves com cargas ôhmicas ou pouco indutivas. Exemplos de aplicação: aquecedores, lâmpadas incandescentes, lâmpadas fluorescentes com fator de potencia corrigido. AC2 – esta categoria deve ser utilizada para motores com manobras leves e pode ser utilizada para controlar partida e desligamento em regime e frenagem por contracorrente, bem como partida de motores de anéis coletores. AC3 – esta categoria se aplica aos motores de indução gaiola de esquilo, com interrupção com o motor em regime. Exemplo: bombas e ventiladores. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores Categorias de emprego em corrente alternada AC4 – utilizado para manobras pesadas, como partir motores a plena carga, comando intermitente, reversão a plena carga, paradas por contra-corrente (pontes rolantes). Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores Categorias de emprego em corrente contínua DC1 – os contatores dessa categoria destinam-se a operar aparelhos com constante de tempo igual ou inferior a 1 mS. Assim, esses contatores devem ser utilizados para acionar cargas ôhmicas ou pouco indutivas. DC2/DC3 - essa categoria de contatores deve ser utilizada para acionamento de motores de corrente continua com excitação do tipo paralelo (shunt). No desligamento, o contator deve ser capaz de interromper a corrente de duas vezes e meia a corrente nominal sob a tensão nominal e, quando ligar, estabelecer a mesma corrente. DC4/DC5 – os contatores dessa categoria são aplicados para a partida de motores de corrente continua com excitação em serie. No desligamento o contator deve ser capaz de interromper a corrente duas vezes e meia a corrente nominal sob a tensão nominal quando ligar, estabelecer a mesma corrente. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores Categoria de emprego para circuitos de comando Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores Categoria de emprego para circuitos de comando Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores Principais defeitos de contatores Defeito Causa Ruído de vibração • Perda de massa nos contatos; • Degradação dos contatos; • Danificação da bobina. • Subtensão no comando; • Transformador de comando subdimensionado; • Tensão de comando derivada do circuito de força; • Falha na condução. Soldagem leve (separável) • Área de brilho fosco. Capacidade de ligação e condução. Perda acelerada de massa nos contatos • Soldagem intensa (não separável). Durabilidade elétrica. Soldagem leve (separável) • Área de brilho fosco. Frequência de manobras. Perda de massa com pingos de derretimento • Destruição das partes adjacentes aos contatos. Curto-circuito. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores Dimensionamento do contator Os contatores devem ser dimensionados levando-se em conta os seguintes critérios: Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores Vida Útil do Contator A vida útil do contator está diretamente relacionada com a vida elétrica dos seus contatos, que depende da intensidade de corrente e é determinada pelo seu número de manobras. A vida útil mecânica é um valor fixo, definido pelo projeto e pelas características de desgaste dos materiais utilizados. Seu valor varia de 10 a 15 milhões de manobras para contatores de pequeno porte. O número de manobras está indicado no catálogo do fabricante. Considerando os aspectos elétricos, a vida útil é um valor variável em função: Frequência de manobras da carga; Nº de manobras que o contator é capaz de fazer; Sua categoria de emprego e efeitos do arco elétrico. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores Vida Útil do Contator Tipicamente, considerando condições de desligamento com corrente nominal na categoria de emprego AC-3, esse valor varia de 1 a 1,5 milhão de manobras. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores Principais características dos contatores Ligação rápida e segura do motor; Controle de alta corrente por meio de baixa corrente; Comando local ou a distância; Possibilidade de construir chaves de partida; Proporciona proteção efetiva; Garantia de desligamento do motor em caso de sobrecarga; Possibilidade de simplificação do sistema de operação e supervisão de instalação. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Contatores Relés Auxiliares (ver livro). Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas Acionamento de Máquinas Motores Elétricos Bibliografia FRANCHI, C. M. Acionamentos Elétricos. 4 ed. São Paulo: Editora Érica, 2008. COTRIM, A. A. M. B. Instalações Elétricas. 5 ed. São Paulo: Prentice Hall, 2009. CREDER, H. Instalações Elétrica. 15 ed. Rio de janeiro: LTC, 2007. KAWAPHARA, M. K. Apostila de Eletrotécnica Industrial. Cuiabá: UFMT, 2008. Obrigado!!! Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas
