instalação de sistemas eletroeletrônicos industriais i · tempo de partida do motor ......
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Curso de Formação Profissional Aprendizagem Industrial em Manutenção
Elétrica Industrial – Módulo I
Raphael Roberto Ribeiro Silva
Instalação de Sistemas
Eletroeletrônicos Industriais I
Conteúdo Programático
Dispositivos de proteção, manobra, conexão e sinalização usados em
instalações industriais:
• Fusíveis, Disjuntores, Relé térmico, relé de sub e sobretensão e relé de
sequência de fase.
• Seccionadora, Contator, Reles (auxiliares e temporizadores), Chaves de
impulso e retentivas, chaves fim de curso e sensores industriais
• Conector SAK, Tomadas Industriais e Conectores Industriais.
• Sinalizadores luminosos, sinalizadores sonoros.
Instalação de Sistemas Eletroeletrônicos Industriais I
Conteúdo Programático
Acionamentos Industriais
• Diagramas funcionais.
• Simbologias.
• Graus de proteção IP.
• Classes de proteção para sensores de segurança.
• Acionamento de motor monofásico de indução usando contator
Aplicações de comandos elétricos
• Lógicas de comando sequencial
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Forma de Avaliação
• 10 pontos – Participação, comportamento, disciplina, cumprimento de
regras, etc.
• 30 pontos – Exercícios práticos, individuais ou em grupo.
• 30 pontos – Prova teórica – 18/06
• 30 pontos – Prova prática – 19/06
Instalação de Sistemas Eletroeletrônicos Industriais I
Dispositivos de Proteção Elétrica
Todo circuito deve ser protegido por dispositivos que interrompam a
corrente elétrica em caso de curto-circuito ou sobrecarga.
O curto-circuito é uma "ligação" acidental de condutores sob tensão. No
sistema trifásico ele pode ocorrer entre fases, ou entre uma fase e terra (ou
neutro).
A sobrecarga difere do curto-circuito pelas amplitudes das grandezas no
fenómeno. A sobrecarga resulta em uma sobrecorrente, que não tende ao
infinito, porém, assume valores acima da corrente nominal da carga. A
sobrecarga pode ser momentânea ou permanente.
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Dispositivos de Proteção Elétrica
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Fusível
Fusíveis são dispositivos constituídos de um material condutor, chamado
de elo de fusão, envolto por um corpo de material isolante e ligado a dois
contatos que facilitam sua conexão com os componentes das instalações
elétricas. A função dos fusíveis é proteger essas instalações contra curto-
circuito ou sobrecargas.
Existem fusíveis de ação rápida ou normal, ultra-rápida e retardada. A
necessidade dessas três características de fusíveis surgiu em consequência da
existência de três tipos de circuitos: circuitos de cargas resistivas, circuitos de
cargas indutivas e circuitos de cargas capacitivas.
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Fusível
• Fusível de ação rápida ou normal: São utilizados para proteção de
circuitos com cargas resistivas. Nesses tipos de fusíveis, a fusão do ela
ocorre após alguns segundos, quando estes recebem uma sobrecarga de
curta ou longa duração.
• Fusíveis de Efeito Retardado: Os fusíveis de efeito retardado são
apropriados para uso em circuitos cuja corrente de partida atinja valores
muitas vezes superiores ao valor da corrente nominal e em circuito que
estejam sujeitos a sobrecarga de curta duração. como exemplo podemos
citar, motores elétricos e cargas capacitivas em geral.
• Fusíveis de Efeito Ultra-Rápido: (classe aR) são uma excelente proteção
contra curtos-circuitos, porém não são adequados contra sobrecargas.
Geralmente aplicado em circuitos eletrônicos.
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Tipos de Fusíveis
1 – Fusível de Cartucho
O fusível tipo cartucho tem elo de fusão envolto por um corpo isolante em
forma cilíndrica e os contatos em forma de virola. Este conjunto dá ideia de um
cartucho.
Existem também fusíveis-cartucho com contatos em forma de faca.
Os fusíveis-cartucho podem ter corpo isolante de papelão, fibra, cerâmica
ou vidro. Todos eles têm a mesma forma. (A diferença entre eles está no
material isolante do corpo e no elo de fusão).
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Tipos de Fusíveis
1 – Fusível de Cartucho
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Tipos de Fusíveis
2 – Fusível Tipo D
Os fusíveis tipo “D” (Diazed) são caracterizados por:
• Corrente nominal (corrente de trabalho normal)
• Tensão máxima de operação
• Capacidade de interrupção (máxima corrente pela qual o fusível garante a
proteção)
O Diazed é formado por:
1- Tampa
2- Fusível
3- Anel de Proteção
4- Parafuso de Ajuste
5- Base
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Tipos de Fusíveis
2 – Fusível Tipo D
O fusível possui na
extremidade um indicador que
tem a cor correspondente à sua
corrente nominal, que é a
mesma cor do parafuso de
ajuste. O indicador desprende-
se em caso de queima,
podendo ser visto pelo visor da
tampa.
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Tipos de Fusíveis
3 – Fusível NH
O fusível NH é usado nos mesmos casos do Diazed, porém é fabricado de
6 a 1.250 A.
O conjunto é formado por fusível e base. A colocação e/ou retirada do
fusível é feita com o punho saca-fusível. Existe nele um sinalizador de estado
(bom/queimado), porém não em cores diferentes, como no Diazed.
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Dimensionamento de Fusível
No dimensionamento dos fusíveis retardados, deve-se levar em
consideração os seguintes aspectos:
1. Tempo de fusão virtual (tempo e corrente de partida): Os fusíveis
devem suportar, sem fundir, o pico de corrente de partida (Ip) durante o
tempo de partida do motor (Tp). Com os valores de Ip e Tp entramos na
curva para dimensionar o fusível.
2. . 𝑰𝒇𝒖𝒔í𝒗𝒆𝒍 ≥ 𝟏, 𝟐 ∗ 𝑰𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 : deve-se dimensionar para uma corrente no
mínimo 20% superior a corrente nominal (In) do motor.
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Dimensionamento de Fusíveis
1) Dimensionar o fusível para proteger o motor de 5cv, 220V/60Hz, IV pólos,
supondo que o seu tempo de partida seja de 5s (partida direta).
Pelo catálogo WEG de motores, tipo W21:
In = 14A; Ip/In = 7,2, logo: Ip = 7,2*14 = 100,8A.
a) Com o valor de Ip (100,8A) e Tp (5s), tanto na curva do fusível D ou NH, o
fusível será de 35A.
b) Pelo segundo critério:
If >= 1,2*In, logo: If>= 16,8A. (Assim o fusível de 35A também atende este
critério).
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Disjuntor Motor
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 da abertura do circuito.
• Permitem comandar, por meio de abertura e fechamento voluntário sob
cargas, seus respectivos circuitos em que são instalados.
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Disjuntor Motor
Ao contrário dos fusíveis, apresentam atuação multipolar, evitando a
operação desequilibrada nos equipamentos trifásicos, como no caso do fusível,
de ocorrer a queima de um únicos elemento. Oferecem larga margem de
escolha de correntes nominais, e em muitos casos podem admitir ajustes nos
disparadores. Operação repetitiva, isto é, podem ser religados após terem
atuado, sem necessidade de substituição. Em alguns casos, permite comando
à distância.
Apresentam dois níveis de proteção:
• Contra sobrecorrentes pequenas e moderadas.
• Contra correntes de curto-circuito
Seu dimensionamento se dá através da fórmula:
𝐼𝐷 = 𝐹𝑠 ∗ 𝐼𝑁
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Relé Térmico (Sobrecarga)
A proteção contra sobrecarga utilizada em motores é o relê térmico.
O princípio de funcionamento desse dispositivo está baseado na ação da
dilatação térmica diferencial de uma haste bimetálica.
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Relé Térmico (Sobrecarga)
Normalmente os contatos do relé térmico não estão ligados diretamente ao
motor, mas sim à bobina de comando de contato de acionamento.
O relé térmico possui um ajuste para sua atuação. Portanto, "dimensionar"
o relê térmico, na realidade, significa determinar seu tipo e seu ponto ideal de
ajuste em função da carga.
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Relé Térmico (Sobrecarga)
A corrente de ajuste é dada pelo produto do fator de serviço do motor pela
corrente nominal.
𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 = 𝐹𝑠 ∗ 𝐼𝑁
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Relé Sequência de Fase
Protege instalações contra inversão de fase, que compromete o
funcionamento de motores, equipamentos ou processos. Seu relé interno
comutará, desligando o sistema sob proteção sempre que a rede monitorada
estiver com a fase invertida.
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Relé Falta de Fase
Quando ligamos um motor elétrico trifásico, temos três fases alimentando
esse motor. Caso ocorra algum problema, e uma fase deixe de alimentar o
motor, ficando com apenas duas fases, o motor vai queimar.
Para garantir que a carga em um sistema trifásico esteja sempre sendo
alimentada por todas as três fases, foi criado o relé falta de fase. Ao identificar
uma anomalia na rede elétrica, desarma o circuito protegendo o que estiver em
operação. Essa falha pode ser falta de fase, tensão acima ou abaixo do
normal, ou até mesmo falta de similaridade no angulo de uma das fases.
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Relé de Segurança
Os relés de segurança são produtos destinados ao monitoramento de
dispositivos de proteção, cortinas de luz, sensores e chaves de segurança,
entre outros. Eles permitem o monitoramento e elevação da categoria de
segurança do sistema.
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Relé de Segurança
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Dispositivos de Manobra
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Botoeiras
As chaves auxiliares botoeiras são comandadas manualmente e têm a
finalidade de interromper ou estabelecer momentaneamente, por um pulso, um
circuito de comando para iniciar, interromper ou comandar um processo de
automação.
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Botoeiras
As botoeiras possuem cores definidas por norma de acordo com sua
função:
• Vermelho: parar, desligar ou botão de emergência.
• Amarelo: iniciar um retorno, eliminar condição perigosa.
• Verde ou Preto: ligar, partida.
• Branco ou Azul: qualquer função diferente das anteriores.
Obs: Quando os botões estiverem dispostos um do lado do outro, o botão de
desligar deve estar no lado esquerdo e quando estiverem na vertical, o botão
de desligar deve estar por baixo.
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Botoeira Sem Retenção
Chave de impulso (ou sem retenção): só permanece acionada mediante
aplicação de força externa. Cessada a força, ela volta à posição inicial.
• Contato normalmente aberto (NA ou NO): sua posição original é aberta ,
quando acionado o contato se fecha.
• Contato normalmente fechado (NF ou NC): sua posição original é fecha,
quando acionado o contato se abre.
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Botoeira Sem Retenção
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Botoeira Com Retenção
Interruptor ou Chave com retenção (ou trava): uma vez acionada, seu
retorno à situação anterior somente acontece com um novo acionamento.
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Botoeira com Contatos Múltiplos
Chaves de contatos múltiplos com ou sem retenção: São chaves com
vários contatos NA e/ou NF agregados.
Chaves seletora: possui duas ou mais posições e permite selecionar entre
várias posições em um determinado processo com (C) ponto de contato
comum
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Chave Auxiliar
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Chave Seccionadora
São constituídas fundamentalmente por um bloco de contatos e por um
dispositivo de comando frontal ou lateral, sendo o fechamento e a abertura
comandados manualmente por manopla
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Chave Fim de Curso
Equipamentos que transmitem informações da instalação ao comando
(posições e estados de elementos de trabalho).
Por meio destes detectores de limite detectam–se certas posições finais de
partes de máquinas ou de outras unidade de trabalho.
Normalmente os elementos fim de curso têm um fechador e um abridor
sendo possível uma outra combinação de interruptores na execução standard.
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Chave Fim de Curso
Possibilidades de acionamento:
Came
Rolete rígido
Rolete dobrável (acionamento em apenas uma direção, conhecido
também como rolete escamoteável)
Alavanca tipo forquilha
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Sensores
Sensores (Interruptor fim de curso sem contato):
Em termos de funcionamento, possuem as mesmas atribuições das
demais chaves fim de curso. Como vantagem cita-se a desnecessidade de
força de acionamento e que se pode obter altas frequências de comutação, por
exemplo:
1.Barreira fotoelétrica
2.Chave de aproximação (eletrônica)
3.Chave magnética
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Sensores
1 – Barreira Fotoelétrica
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Sensores
2. Chave de aproximação (sensor eletrônico):
Podem ser:
Indutivo: Os sensores indutivos reagem a proximidade de materiais metálicos,
pois estes materiais provocam uma variação no campo magnético criado pelo
próprio sensor, esta variação é processada e transformada, em um sinal de
saída.
Capacitivo: O sensor de aproximação capacitivo é um dispositivo que comuta
um circuito elétrico, quando aproximamos de sua face sensível elementos
metálicos, vidros, líquidos, granulados (condutores, ou não).
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Sensores
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Sensores
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Sensores
3. Chave magnética (Contato “Reed”):
Ao aproximar–se um ímã permanente deste invólucro, o campo magnético
atravessa a ampola, fazendo com que as duas lâminas em seu interior se
juntem, estabelecendo um contato elétrico. Removendo–se o ímã, o contato é
imediatamente desfeito.
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Sentinelas
Uma outra execução dos elementos de comando são as chamadas
sentinelas.
São utilizadas para supervisionar determinadas grandezas e processos,
por exemplo, grandezas físicas como temperatura, claridade, etc, emitindo um
sinal na ultrapassagem de um valor-limite e assim acionando um processo de
comutação.
Por exemplo:
Sentinela de temperatura
Sentinela de pressão
Sentinela do número de rotações, etc.
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Sentinelas
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Relé de Tempo
Tem como função controlar eletronicamente o tempo de abertura ou de
fechamento de seus contatos.
Alguns modelos contam o tempo quando são energizados e outros quando
desenergizada.
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Relé de Tempo
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Relé Contador
Elemento de comutação que recebe sinais de um pulsador e de acordo
com o número de pulsos ajustado, aciona um elemento de trabalho ou de
comando.
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Contator
São chaves eletromagnéticas destinadas a ligar ou desligar cargas
elétricas (tipo lâmpadas, motores, válvulas, entre outras cargas).
Uma grande vantagem desse dispositivo é permitir o acionamento a
distancia por comando remoto.
O contator é dividido em duas partes, contatores principais ou de potencia
e contatores auxiliares.
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Contator de Potência
É utilizado para comandar cargas do circuito principal também conhecido
por circuitos de potencia, tais como motores, resistências de fornos, entre
outros.
Os contatores são basicamente de núcleo magnético fixo e móvel, bobina
eletromagnética, contatos fixos e móveis, bornes ou terminais, molas e o
invólucro externo ou carcaça.
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Contator de Potência
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Contator de Potência
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Contator de Potência
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Contatores Auxiliares
Os contatos auxiliares ou de comando, são aqueles usados para ligar e
desligar circuitos de baixa potencia, pois tem capacidade de corrente da ordem
de no máximo 10 A. São utilizados, também, para fazer a logica de comando,
acionando bobinas dos contatores de potencia, lâmpadas do painel e
solenoides (bobinas) de válvulas.
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Dispositivos de Sinalização
A sinalização é normalmente utilizada a serviço da segurança e é um
recurso eficiente para advertir as pessoas sobre riscos que surjam durante
algum momento do trabalho com maquinas ou equipamentos. Basicamente
encontramos dois tipos de sinalização: a sonora e a luminosa.
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Sinalizador Sonoro
Podemos utilizar como sinalização sonora as sirenes, quando precisamos
de maior potencia sonora, ou buzzers, quando necessitamos de menor
intensidade de som.
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Sinalizador Luminoso
São utilizados em maquinas e sistemas industriais devido a sua grande
variedade e aplicações. Encontramos esses sinalizadores de varias cores e
tipos de lâmpadas.
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Dispositivos de Conexão
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Conector SAK
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Tomada Industrial (STECK)
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