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CIRCUITOS DE COMANDOS ELÉTRICOS

Prof. Me. Ervaldo Garcia Jr.

NORMAS TÉCNICAS◦ A simbologia tem por objetivo estabelecer símbolos gráficos que devem ser utilizados para, em diagramas de circuitos eletroeletrônicos, representarem os componentes e a relação existente entre eles e também na esquematização de automatismos e ligações elétricas de qualquer natureza.

As condições citadas nas normas são CONDIÇÕES MÍNIMAS a serem atendidas.

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ABNT◦ As normas da ABNT vem caracterizadas por um

conjunto de letras ( NBR ) e números que as identificam. As letras NBR significam Normas BRasileiras, sendo que em termos de conteúdo, assim se apresentam: As NORMAS GERAIS , aplicadas às metodologias de

instalação e de projeto. Por exemplo, a norma de INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO – NBR 5410.

As ESPECIFICAÇÕES, que indicam as condições técnicas a serem atendidas. Por exemplo, as condições técnicas que devem estar presentes num CABO DE COBRE ISOLADO COM PVC estão definidas na norma NBR 7288, para um nível de tensão entre 1kV e 6kV.

Os MÉTODOS DE ENSAIO, que, como o próprionome diz, definem os procedimentosnormalizados a serem seguidos quando doensaio de um componente ou equipamento, nosseus mais diversos aspectos: montagem docircuito ou do dispositivo de ensaio,instrumentação quanto a sua exatidão,temperatura de referência, altitude de referência,etc. As normas de SIMBOLOS GRÁFICOS e deSIMBOLOS LITERAIS informam como umcomponente deve ser identificado no seuesquema de ligação, tanto no desenho do símboloquanto na letra que o deve caracterizar.

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As normas de PADRONIZAÇÃO são necessárias em alguns casos de partes e componentes elétricos, para permitir a intercambialidade. Por exemplo: altura do eixo de motores, por grupo de potências.

Em todas essas normas, existe o item DEFINIÇÕES, que contem a TERMINOLOGIA TÉCNICA a ser utilizada. Essa terminologia está intimamente ligada ao SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES DE MEDIDA – SI, que contem as grandezas físicas, sua representação e as unidades de medida e suas abreviaturas e modo de redação. Portanto, sem entrarmos nesses enfoques, devemos ter presente a necessidade de conhecer detalhadamente, o SISTEMA SI. Para esclarecer dúvidas relativas a Unidades de Medida, consultar o Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial – INMETRO.

Normas Técnicas dos Principais Componentes Elétricos.◦ IEC 60947-1 Equipamentos de manobra e de

proteção em baixa tensão – Especificações◦ IEC 60947-2 Disjuntores◦ IEC 60947-3 Seccionadores e seccionadores-fusível◦ IEC 60947-4 Contatores de potência, relés de

sobrecarga e conjuntos de partida.◦ IEC 60947-5 Contatores auxiliares, botões de

comando e auxiliares de comando.◦ IEC 60947-7 Conectores e equipamentos auxiliares◦ IEC 60269-1 Fusíveis para baixa tensão◦ IEC 60439-1 Conjuntos de manobra e comando em

baixa tensão◦ NBR 5410 Instalações Elétricas de Baixa Tensão.◦ NBR 5280 Símbolos Literais de Eletricidade

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Terminologia◦ Seccionadores. Dispositivo de manobra (mecânico) que assegura, na

posição aberta, uma distância de isolamento que satisfaz requisitos de segurança especificados.

◦ Interruptor. Chave seca de baixa tensão, de construção e

características elétricas adequadas à manobra de circuitos de iluminação em instalações prediais, de aparelhos eletrodomésticos e luminárias, e aplicações equivalentes.

◦ Contator. Dispositivo de manobra ( mecânico ) de operação não

manual, que tem uma única posição de repouso e é capaz de estabelecer ( ligar ), conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, inclusive sobrecargas de funcionamento previstas.

◦ Disjuntor. Dispositivo de manobra ( mecânico ) e de proteção, capaz

de estabelecer ( ligar ), 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.

◦ Fusível encapsulado. Dispositivo cujo elemento fusível é completamente

encerrado num invólucro fechado, o qual é capaz de impedir a formação de arco externo e a emissão de gases, chama ou partículas metálicas para o exterior quando da fusão do elemento fusível, dentro dos limites de sua característica nominal.

◦ Relé ( elétrico ). Dispositivo elétrico destinado a produzir modificações

súbitas e predeterminadas em um ou mais circuitos elétricos de saída , quando certas condições são satisfeitas no circuito de entrada que controlam o dispositivo.

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Grandezas Elétricas ◦ Corrente nominal. Corrente cujo valor é especificado pelo fabricante do

dispositivo.◦ Corrente de curto-circuito. Sobrecorrente que resulta de uma falha, de impedância

insignificante entre condutores energizados que apresentam uma diferença de potencial em funcionamento normal.

◦ Corrente de partida. Valor eficaz da corrente absorvida pelo motor durante

a partida, determinado por meio das características corrente-velocidade.

◦ Sobrecorrente. Corrente cujo valor excede o valor nominal.

◦ Sobrecarga. A parte da carga existente que excede a plena carga.

◦ Capacidade de Interrupção. Um valor de corrente presumida de interrupção que o dispositivo é capaz de interromper, sob uma tensão dada e em condições prescritas de emprego e funcionamento, dadas em normas individuais.

◦ Resistência de contato. Resistência elétrica entre duas superfícies de contato, unidas em condições especificadas.

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Graus de Proteção◦ IP – International Protection

Dispositivos de Proteção◦ Fusíveis Os fusíveis são dispositivos de proteção que, pelas suas características, apresentam destaque na proteção contra a ação de correntes de curto-circuito, podendo porém também atuar em circuitos sob condições de sobrecarga, caso não existam nesse circuito, dispositivos de proteção contra tais correntes, que são os relés de sobrecarga.

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DIAZED ◦ São usados em circuitos de baixa potência e conectados através de porta-fusível com rosca. Podem ser de atuação rápida ou retardada.

NH◦ Usados em circuitos de alta potência e conectados por encaixe. São normalmente de atuação retardada.

Fusível DIAZED

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Fusível NH

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Relés de Proteção contra Sobrecargas◦ Origem das Sobrecargas: Rotor bloqueado Elevada freqüência de manobra Partida difícil ( prolongada ) Sobrecarga em regime de operação Falta de fase Desvio de tensão e de freqüência.

◦ Conceito de Sobrecarga A sobrecarga é uma situação que leva a um

sobreaquecimento por perda joule, que os materiais utilizados somente suportam até um determinado valor e por tempo limitado.

A determinação de ambas as grandezas é feita em Norma Técnica do referido produto.

◦ Portanto, a função do relé de sobrecarga é a de atuar antes que esses limites de deterioração sejam atingidos, garantindo uma VIDA ÚTIL apropriada aos componentes do circuito.

Relé de Sobrecarga Bimetálico

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Relé de Sobrecarga Eletrônico◦ Características: Supervisão da temperatura, mesmo nas condições mais críticas: Característica de operação que permite ajustar as curvas características tempo de disparo x corrente de desligamento, de acordo com as condições de tempo de partida da carga. Perante rotor bloqueado, como a corrente circulante rapidamente se aproxima dos valores críticos para um sobreaquecimento, o controle pela corrente é mais rápido do que pelo termistor.

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Dispositivos de Manobra◦ Dispositivo de manobra - Dispositivo elétrico destinado a estabelecer ou interromper corrente, em um ou mais circuitos elétricos.

◦ SECCIONADOR-FUSÍVEL SOB CARGA.

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SECCIONADOR.

DISJUNTORES

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CARACTERÍSTICAS COMPARATIVAS FUSÍVEL-DISJUNTOR◦ Ambos tem como maior e mais difícil tarefa,

interromper a circulação da corrente de curto-circuito.

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Contatores

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◦ Características: Elevado número de manobras; Tensão Nominal e Freqüência Nominal; Condições de carga; Tipo de Carga (resistiva ou indutiva); Regime de manobra da carga; Categoria de Emprego;

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Durabilidade ou Vida Útil◦ Mecânica – 10 a 15 milhões de manobras◦ Elétrica – Variável - função da freqüência de manobras da carga á qual o contator está sujeito, ao número total de manobras que o contator é capaz de fazer, a sua categoria de emprego e aos efeitos do arco elétrico, que dependem da tensão e da corrente elétrica.

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◦ Conclusões: Na escolha do contator adequado a uma instalação, e

para evitar freqüentes trocas, temos que conhecer, alem da tensão, freqüência elétrica e tipo de carga (como vimos até aqui), também a freqüência de manobras, ou seja, o número de manobras por unidade de tempo (p.ex. manobras por hora) que a carga realiza.

Na avaliação de qual o contator que melhor atende ao usuário, e além do seu custo, temos que saber, entre os contatores para nossa escolha, qual o que apresenta uma durabilidade adequada e relacionar essa durabilidade com o custo-benefício.

Avaliar o que significa para o ciclo de trabalho da indústria, freqüentes substituições de componentes, ou seja, até que ponto essas prejudicam o ciclo produtivo.

Exemplo - Apostila

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Relés◦ Mesmas características, considerações e princípio de funcionamento dos contatores;

◦ Utilizado em Baixas potências (circuitos de comando)

DISPOSITIVOS AUXILIARES◦ Botões Pulsadores Com Trava Contatos

◦ Fechador: Também chamado ligador ou normalmente aberto (ou NA ou do inglês NO) , é mantido aberto por ação de uma mola e se fecha quando acionado.

◦ Abridor: Também chamado desligador ou normalmente fechado (ou NF, ou do inglês NC)é mantido fechado por ação de uma mola e se abre quando acionado.

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Sinalização◦ Lâmpadas◦ Buzinas◦ Sirenes

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Chaves de Posição ou Fim de Curso

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Sensores◦ Indutivos São utilizados para detectar a aproximação de peças metálicas. A detecção ocorre sem que haja o contato físico entre a face sensora do sensor e o acionador.

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Distância Sensora

Sa=0,81.Sn.k

Dados Técnicos Gerais

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Aplicações

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◦ Capacitivos O Elemento Sensor é um capacitor cuja capacitância varia com a aproximação de qualquer material (orgânicos, plásticos, pós, líquidos, madeira, papeis, metais, etc). A detecção ocorre sem que haja o contato físico entre a face sensora do sensor e o acionador.

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Aplicações

◦ Sensores Ópticos Baseiam-se no princípio da emissão, da reflexão e da recepção de luz. Dividem-se em duas categorias: os transmissivos (chaves óticas ou barreira) e os reflexivos (reflexão direta no objeto ou tipo espelho prismático).

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Barreira

Reflexão Difusa

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Retro-Reflexão

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Aplicações

Aplicações

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◦ Sensores Magnéticos

◦ Relés Temporizadores São classificados em dois tipos quanto ao princípio de funcionamento:◦ Temporizados na ativação.◦ Temporizados da desativação.

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Relé Temporizado na Ativação

Relé Temporizado na Desativação

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Relés Contadores

A1, A2 – Bobina de Contagem R1, R2 – Bobina de Reset

◦ Sensores Analógicos Sensores de Temperatura

◦ Termopares

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TermoresistênciasPT-100

Características- Sua faixa de utilização vai de -200 a 650°C conforme a Norma ASTM E1137segundo a ITS-90, entretanto a Norma DIN IEC 751 de 1985 padronizou suafaixa de -200 a 850°C segundo a IPTS-68;- Em sua montagem convencional o bulbo de resistência é montado em umabainha de aço inox, totalmente preenchida com óxido de magnésio, permitindouma ótima condução térmica e protegendo o bulbo de qualquer impacto ouchoques mecânicos. A interligação do bulbo é feita com fios de cobre, ou emmontagens especiais com fios de prata ou de níquel, isolados entre si.

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As Termoresistências são divididas em duas classes de precisão Classe A e Classe B, e seus desvios apresentados abaixo conforme a Norma ASTM E1137 (ITS-90) :

◦ ALGUMAS VANTAGENS DA TERMORESISTÉNCIA EM RELAÇÃO AO TERMOPAR: Dentro da sua faixa de utilização é muito mais precisa que o Termopar. Com as devidas interligações aos equipamentos adequados, pode ser ligada a qualquer distância. Para interligar ao instrumento são usados fios de cobre comum. São muito mais estáveis que os Termopares. Estando corretamente protegidas com tubos de proteção, poços, adaptam-se em qualquer ambiente. Sua curva de resistência ohmica/ temperatura é mais linear que os Termopares.

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◦ Termostatos

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◦ Sensores de Pressão Transmissores de Pressão

◦ Monitoramento Contínuo da pressão;◦ A pressão é medida por meio de um transdutor

piezoresistivo, que converte a força exercida pelo fluído sobre o diafragma em um sinal diretamente proporcional à sua intensidade e que é então enviado a um circuito eletrônico;

◦ Um sinal analógico de 4-20 mA (a 2 fios) é gerado pelo circuito, sendo proporcional ao valor da pressão.Apresenta invólucro e diafragma em Aço Inox, garantindo sua aplicação com os mais diversos tipos de fluídos.

Aplicações◦ Monitoramento da pressão em dutos de água◦ Controle de válvulas atuadas através da saída 4-20 mA◦ Proteção de bombas

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◦ Pressostatos

◦ Quadros de Comando1º Exemplo:

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2º Exemplo

3º Exemplo

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4º Exemplo

Esquemas de Comando

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Esquemas de Comando

Esquemas de Comando

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Exercício◦ Deseja-se partir um motor diretamente através do acionamento de um botão.

◦ O motor poderá ser desligado a qualquer momento pelo acionamento de um segundo botão.

◦ Deve ser prevista a sinalização de motor ligado e motor desligado.

◦ Elaborar os esquemas de força e de comando.