Comandos Elétricos 

 

 Tome cuidado com a Eletricidade, esta não tem piedade,

Contrate Profissionais da Área

Uso indispensável de EPI's 

 Apresentação

 
    Comandos Elétricos são utilizados nas industrias, com o intuito de automatiza-las, fazendo com que a produção seja bem feita, como também ágil e eficaz.
    A maioria das industrias hoje, seja ela uma empresa grande, multinacional, ou uma pequena, a automação é essencial para o desenvolvimento da mesma.
    Mas é claro, nem tudo é perfeito, sempre há controversas. Para o consumidor, é viável que as empresas economizem na mão de obra, pois, contudo, os valores dos materiais que nos fornecem, no final de todo o processo de produção, acaba saindo mais em conta, enquanto que se tivesse uma grande quantidade de funcionários no lugar de maquinas, esses materiais sairiam mais caro, afinal, um funcionário não sai barato para o dono de uma indústria.
    O problema é que, quanto mais as maquinas trabalham sozinhas, mais desemprego é gerado, o que faz com que se altere o ciclo consumista.
    Pois bem, daí já é outra historia. Começaremos agora, estudar comandos elétricos.
 

    Introdução à Comandos Elétricos - Unidade I

 
    Os comandos elétricos são compostos por diversos componentes, não apenas os que realizam o comando em si. Dentre eles podemos cita-los:
  • Proteção – que tem a função de proteger o circuito contra anomalias;
  • Distribuição e Condutores
  • Dispositivos de controle – que controla o funcionamento do circuito;
  • Dispositivos de acionamento – o que faz com que o circuito entre em regime de serviço, ou altera o estado do mesmo;
  • Componentes auxiliares e Sensores – que manipulam equipamentos (ou maquinas)
  • Documentação
  • Manutenções
 

Proteção

 

Sua função é proteger o circuito contra:
Curto circuito;
Aquecimento gerado por sobrecarga;
Fuga de corrente;
Surtos atmosféricos.
  

Proteção contra curto circuito

 

Fusíveis

Símbolo:

Os Fúsiveis tem a funçao de proteger o circuito contra curto. Quando o mesmo atua, no momento de uma falha, o elo dele se abre (derrete) desligando o circuito. Para religa-lo, é necessario realizar a troca do componente.

Tipos mais comuns de fusíveis:
 
    >>NH – Os fusíveis NH (N: Baixa Tensão; H: Alta Capacidade) são aplicados na proteção de sobrecorrentes de curto-circuito em instalações elétricas industriais.  
Possui seis tamanhos diferentes e atendem as correntes nominais de 6 a 1250A.
Limitadores de corrente, possuem elevada capacidade de interrupção de 120kA em até 690VCA.
Com o uso de punhos garantem manuseio seguro na montagem ou substituição dos fusíveis.
Seus valores de energia de fusão e interrupção facilitam a determinação da seletividade e coordenação de proteção
Para adquiri-lo deve-se levar em conta a sua corrente nominal, tensão nominal e capacidade de interrupção.
 
     Fusivel NH
 
    >>DIAZED – Diazed é o modelo de fusível utilizado em instalações
industriais nos circuitos com motores. É do tipo retardado
é fabricado para correntes de 2 a 63 A  (Vmax = 500V e Icc = 50).
O conjunto de proteção Diazed é formado por: tampa,
anel de proteção, fusível, parafuso de ajuste e base
unipolar ou tripolar (com fixação rápida ou por parafusos).
 
                   Montagem diazed                 Fusivel diazed
 
    >>NEOZED – Os fusíveis NEOZED possuem tamanho reduzido e são aplicados na proteção de curto-circuito em instalações típicas residenciais, comerciais e industriais.
Possui dois tamanhos (D01 e D02) atendendo as correntes nominais de 2 a 63A.
Limitadores de corrente, são aplicados para até 50kA em 400VCA.
A sua forma construtiva garante total proteção de toque acidental quando da montagem ou substituição dos fusíveis.
Possui anéis de ajuste que evitam a alteração dos fusíveis para valores superiores de corrente, mantendo a adequada qualidade de proteção da instalação.
A fixação pode ser rápida por engate sobre trilho ou por parafusos e atendem a norma IEC 269.
 
               Fusivel neozed                       Chave seccionadora para fusivel neozed
 
    >>SLIZED/SITOR – Tem como característica serem ultra-rapidos da curva tempo/corrente. São portanto ideais para proteção de aparelhos equipados com semicondutores (tiristores e diodos) em retificadores e conversores.
Vn= 500VCA/500Vcc; Capacidade de interrupção= 50KA-500VCA    8KA-500cc 
 
          Sitor (corpo do NH)                          Silized (corpo do Diazed)
 
 

Aquecimento gerado por sobrecarga

Disjuntores Termomagneticos (DTM)

Símbolo:

Os DTM's também tem a função de proteger circuitos como o fusivel, contra curto circuito. Mas além disso, ele protege também contra sobrecarga de longa duração. O disjuntor é um dispositivo de manobra, que quando atua (desliga o circuito por algum erro), é possivel rearma-lo, sem ter que substitui-lo como os fusiveis.

Caracteristicas e Funcionamento

Possui:

Terminais com parafusos para fixar o condutor (um de entrada e um de saída para cada fase);

Interruptor para realizar manobra;

eletroimã, para desarmar por curto circuito

Bimetal, para desarmarmar por sobrecarga

    Basicamente, o DTM funciona da seguinte forma:

  • Disparador BIMETALICO - Quando há uma sobrecarga de longa duração (uma corrente superior à que o circuito foi projetada) o bimetal (composto por dois ou mais metais trefilados com coeficientes de dilatação diferentes) aquece em função do aquecimento dos condutores, deformando-o, e assim disparando um contato que desliga o circuito:

            

  • Disparador MAGNÉTICO - Na presença de um curto-circuito, forma-se um campo eletromagnético no disjuntor, posto que o disparador magnético atua sobre efeito de campo, atraindo um contato, que desativa o circuito.

            

              Os DTM's possuem uma curva tempo de disparo, que é o tempo que o disjuntor demora para desarmar por sobrecarga. Esta deve ser calculada.

PARA MAIS INFORMAÇOES, BAIXE A APOSTILA DE DISJUNTORES EM APOSTILAS

Disuntor Motor (DM - Maguinético)

Parecido com o DTM, o DM atua apenas sob curto-circuito. Próprio para proteção de motores, o DM, ja vem com uma curva-tempo-disparo de aprox. 10-14x sua corrente nominal.

Fuga de corrente

Interruptor Diferencial Residual

Símbolo:

O Interrupetor Diferencial Residual (DR ou IDR) consiste em proteger o circuiito contra fuga de corrente, choque eletrico ou incêndio. funciona da seguinte maneira:

Todo o circuito eletrico, a corrente que entra, é igual á que sai, mas no sentido oposto, ou seja, a soma vetorial das correntes se anulam. No entanto, quando há uma fuga de corrente para o terra, esta não volta pelo outro potencial do circuito.

No caso, a soma vetorial resulta em um valor, que será induzido uma tensão no eletroimã, que desliga o circuito. Para religar o circuito, é necessario localizar o defeito, corrigir e rearmar o DR.

Existem no mercado dois tipos de DR:

Bipolar/Tetrapolar

 

Sua ligação é simples, o DR é ligado após o DTM e em série.

Além do DR (ou IDR) existe o Disjuntor Diferencial Residual (DDR) que tem proteção contra curto-circuito, sobrecarga de longa duração e fuga de corrente. Não é muito viavel adiquiri-lo pela grande diferença de preço, sai mais barato comprar um DR e um DTM separados.

Dispositovos de Proteção contra Surtos Atmosfericos - DPS

O DPS protege o circuito contra anomalias externas, como descargas atmosféricas (Raios) 

Os Dispositivos de Proteção contra surtos, são capazes de evitar qualquer tipo de dano aos equipamentos ligados aos circuitos, descarregando para a terra os pulsos de alta-tensão causados pelos raios.

Quando esse pulso de alta tensão é longo, ou seja, por um tempo maior que um raio, por exemplo, o dps "causa" um curto circuito, ligando a faze (afetada) diretamente no terra, contudo, o dispositivo de proteção QG é acionado, desativando o circuito.

 

Distribuição e Condutores

Normalmente, a distribuição da alimentação em um painel, é feita após uma proteção geral (DG - Disjuntor Geral por Ex.)

Saindo da proteção principal, a energia pode ser distribuida através de barramento e condutores ou apenas por condutores. No caso do barramento, é utilizado normalmente quando há muitos componentes, ou a potencia total do painel é de serta forma alta.

Barramento

Barramento apenas para o terra e neutro

Dispositivo de Cotrole

 

Sua Função é a de controlar o funcionamento do circuito, e proteção.

  • Temporizadores
  • Falta de fase
  • Relé Térmico
  • Sequencia de fase
  • Termostato

Temporizadores

 
    Dispositivo de comando, possui contatos abertos e/ou fechados, sendo que após um tempo prédeterminado, muda-se o estado dos contatos (os que estavam abertos se fecham, e vice-versa), para controlar o funcionamento de um (ou mais) circuito(s).
    Possui diferentes tipos, os mais comuns são:
 
  • Retardo na energização: Após o relé ser alimentado, conta-se um tempo (T) pré determinado. Decorrido este periodo, altera-se o estado de seus contatos, que permacerão alterados até a desenergização do relé.

  • Pulso na energização: Após o relé ser alimentado, altera-se o estado de seus contatos, que permacerão alterados por um tempo (T) pré determinado.

  • Retardo na desenergização: Após o relé ser alimentado, altera-se o estado de seus contatos, e ligando o terminal de comando, após o desligamento do mesmo, conta-se um tempo (T) e os cotatos voltam a posição inicial

     

  • Ciclico: após o relé ser alimentado, os contatos de saída são altrados ciclicamente, ou seja, define-se dois tempos no relé. O primeiro tempo (Ton), determina o periodo que os contatos ficaram acionados. O segundo tempo (Toff) determina-se o periodo em que os contatos permaneceram no seu estado inicial. Passado esse tempo, muda-se novamente o estado de seus contatos, que permaneceram até o relé ser desenergizado.

  • Estrela-Triangulo: Possui duas saídas, a saída Y e a ▲ (estrela e triangulo). no momento da alimentação do relé, aciona-se a saída Y. conta-se um tempo pré determinado, desliga Y, conta um outro tempo (determinado pelo fabricante) de aprox. 50ms e aciona a saída ▲. este ficara ativo até o rele ser desenergizado.

Para mais informações sobre temporizadores, baixe a apostila de Relés Temporizadores RTW da WEG em APOSTILAS

 

Relé Falta de Fase

Dispositivo utilizado em circuitos trifasicos (normalmente para motores) com intuito de evitar o  funcionamento do circuito com menos de 3 fases.     

O relé só "deixa" acionar C1, se tiver as 3 fases ativas. observe que seu contato aberto esta em série com a bobina do contator C1.

Relé Térmico

O relé térmico tem como objetivo, proteger o nosso circuito contra sobrecarga de longa duração, Funciona parecido com o DTM, mas sem a proteção magnética, esta será protegida por um disjuntor motor.

A presença deste dispositivo é importantíssima, assim como o disjuntor magnético, para fins de proteção, evitando principalmente incendios.

O relé vai acoplado a uma base ou no proprio dispositivo de comando (contator)

A sua corrente nominal pode ser ajustada de acordo com a carga instalada.

Sequencia de fase

 

O Relé de Sequência de Fase destina-se à proteção de sistemas trifásicos contra inversão da seqüência direta das fases, ou seja, se em algum mometo a alimentação do circuito for derivada á uma sequencia errada, o relé abre o circuito, impedindo que acione o equipamento, normalmente, motores trifásicos.
 
Termostato
 
Dispositivo de controle de temperatura, quando regulado corretamente, realiza um trabalho no momento em que a temperatura se alterar (liga um motor de resfriamento, desliga algum equipamento, etc)
 

ATENÇÃO

 

    Os Dispositivos de proteção e controle aqui citados, deverão ser instalados e progetados corretamente, com muita atenção, e deverá ser analizado e aprovado por um profissional da area elétrica, qualquer erro poderá ser fatal, correndo risco de incêndio.

 

Dispositivos de acionamento 

 

Estes dispositivos tem a função de ligar, alimentar, comandar os circuitos de comandos elétricos, e tambem realizar a interface Homem-Máquina, através de reles, inversores, contatores... de forma a proteger não só o equipamento, mas também á pessoa que trabalha com o mesmo.

Alguns dispositivos de acionamento:

  • Contatores
  • Relés
  • SSR/Relés de estado sólido
  • Soft Starter
  • Inversores

Contatores

Este tem a função de alimentar uma carga ou realizar o comando, ou até mesmo os dois ao mesmo tempo. 

Caracteristicas/Funcionamento

Os contatores são formados basicamente por uma chave eletromagnética e um jogo de contatos, que levão os nomes de Contatos de Potencia e Contatos Auxiliares, que são usados respectivamente para alimentar a carga (equipamento) e alimentar o comando.

A bobina do contator é alimentada com uma carga (127/220Vac-12/24/48Vcc entre outras) que vem da proteção (fusivel, Disjuntor) e passa por um dispositovo de controle, relé, botoeira, ect.

Após a bobina ser alimentada, o campo eletromagnético gerado pelo núcleo do enrolamento, atraí o acoplamento, que faz o comutamento do estado dos contatos, ou seja, aqueles que estavão abertos se fecham, e os que estavam fechados se abrem.

Relés de Estado Sólido (SSR)

 

Os Reles de Estado Sólido (SSR) substituem os reles eletromecânicos, tendo vida util maior, imune a ambiente corrozivos e vibrações, Necessita a partir de 10mA para o acionamento, pode ser comutado diretamente por microprocessadores, são silenciosos e rápidos.
 
Funcionamento: A alimentação aciona um LED, que inside a luz sobre um foto detector (LDR), e alimenta um tiristor ou transistor, que alimenta o circuito.
 

Soft Starter - Fonte: Wikipédia

 

Soft-Starter é um dispositivo eletrônico composto de pontes de tiristores (SCRs na configuração antiparalelo) acionadas por uma placa eletrônica, a fim de controlar a tensão de partida de motores de corrente alternada trifásicos. Seu uso é comum em bombas centrífugas, ventiladores e motores de elevada potência cuja aplicação não exija a variação de velocidade.

A soft-starter controla a tensão sobre o motor através do circuito de potência , constituído por seis SCRs, variando o ângulo de disparo dos mesmos e consequentemente variando a tensão eficaz aplicada ao motor. Assim, pode-se controlar a corrente de partida do motor, proporcionando uma "partida suave" (soft start em inglês), de forma a não provocar quedas de tensão elétrica bruscas na rede de alimentação, como ocorre em partidas diretas.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Soft-starter

Inversores de Frequencia

Dispositivo eletronico que exerce função de manipular equipamentos (motores trifásicos tensão alternada), para obter uma partida segura no motor, como o soft starter, a diferença é que o inversor tem controle total sobre o motor, podendo controlar a velocidade, rampa de aceleração, frenagem, e torque, quando utilizado um inversor vetorial.

Tipos de inversores:

  • Escalar
  • Vetorial

Escalar

Em um inversor escalar (mais comum) você varia a velocidade do motor utilizando a lei tensão/freqüência (V/F) constante. A velocidade do motor é proporcional a V/F e o inversor irá proporcionar ao motor conjugados (torque) pré-determinados mas não irá compensar por necessidades de conjugados especiais, principalmente em velocidades baixas. 

Vetorial

Nos controles vetoriais de tensão a tensão no motor é calculada pelo programa do inversor e compensa em parte os conjugados no rotor.

Funcionamento

    Básicamente, o inversor é alimentado pela rede trifásica (220/380Vac), transformando a tensão alternada em contínua, com círcuitos retíficadores. Após isso,  o dispositivo ira fornecer ao motor, uma tensão com frequencia variavel, contínua, porém pulsante, variando o tempo de pulso, que no final resultara em uma tensão eficaz, que manupulará o motor. Essa maniulação é predeterminada no inversor, podendo ser programavel.
 

Componentes/Acessórios Auxiliares

 

  • Botoeiras
  • Chave Fim de Curso
  • Seletoras
  • Bornes de passagem
  • Canaletas
  • Quadros
  • Terminais
  • PG ou Prença Cabos
  • Anilhamento

Botoeiras

Chaves de comando manual com finalidade de interromper ou estabelecer o funcionamento do circuito por meio de pulsos. Podem ser montadas em paineis ou em caixas para sobreposição. Veja a ilustração:

As botoeiras podem ser montadas com diversos botões agrupados em nos paineis ou caixas e cada botão pode acionar diversos contatos NA (normalmente aberto) e NF (normalmente fechado)

Chave fim de curso

Sua principal utilidade é manipular equipamentos. Sua construção é simples, possui um jogo de contatos (NA/NF) que são acionados quando algum objeto atinge a alavanca mecanica, que pode ser da seguinte forma:

  

Estas chaves podem ser substituidas por sensores, que são mais precisos e a durabilidade é maior pelo fato de serem dispositivos eletronicos, e não mecanicos.

Seletoras

Função: Selecionar circuito a ser acionado.

Possui um contato comum, que é direcionado a outro contato, desligando aquele que estava ativo.

Bornes de passagem

Componentes auxiliares que tem basicamente a função de interligar o que está fora do painel (botoeiras, sensores, alimentação, equipamentos, etc.) com o que esta dentro dele (comando em sí, proteção, etc.)

 

Canaletas

As canaletas são responsáveis pelo acondicionamento dos condútores do painel, incorporando estética e até mesmo facilitando a manutenção e limpeza do mesmo.

Quadros

Os quadros protegem o painel elétrico como também evita que se ocorra acidentes, como choque elétrico ou dano aos componentes e condutores.

Exemplo de quadro:

Teminais

Existem no mercado consumista os mais diversos e variados tipos de terminais, cada um com um determinado meio de utilização.

veja alguns deles:


Os terminais são indispensáveis em circuitos de comandos, por aumentar a estética do painél, e principalmente a resistencia mecânica dos condutores nos contatos fixos dos componentes, evitando mal contato, e consequentimente, aquecimento. Para evitar problemas, os terminais devem ser escolhidos corretamete, de acordo com a utilização, e devem estar crimpados corretamente com equipamento apropriado:

Alicate de crimpar.

Existem farios tipos de alicate de crimpar, ele amaça o terminal corretamente, de modo a não deixar o condutor se soltar, e evita mal contato.

PG ou Prença Cabos

Também conhecido como PG, os prensa cabos são essenciais para a proteção interna de um painel, seja ele de comando, potencia, proteção, etc. E tambem prevalesce a estética do mesmo. 

Anilhamento

Identifica e organiza os condutores em seus circuitos, facilitando a montagem e manutenção dos painéis.

Sensores

 

Sensor é um componente eletronico capaz de detectar certo tipo de material.

 

Um sensor é geralmente definido como um dispositivo que recebe e responde a um estímulo ou um sinal.  

Tipos de sensores:

Sensores de Proximidade:

  • Indutivo
  • Capacitivo
  • Ótico

O sensor de proximidade é uma chave eletronica semalhante a uma chave fim de curso macanica, com a vantagem de não possuir nem contatos nem atuadores mecanicos. Esses sensores são precisos no acionamento, e possuem comutação estática.

Outros sensores

  • Pickup
  • Magnético
  • Fotodiodo/fototransistor

Sensor Indutivo

Os sensores indutivos realizam a comutação dos seus contatos, diante da aproximação de um objeto metálico. 

Sensor Capacitivo

Os sensores capacitivos realizam a comutação de seus contatos diante da aproximação de qualquer objeto.

Sensor Ótico

Os sensores óticos são fabricados tendo como princípio de funcionamento a emissão e recepção de irradiação infravermelha modulada.    

 

Simbologia

 

Diagramas

 

O projeto de um diagrma é essencial para a montagem dos circuitos, auxilando o eletricista corretamente. A atenção é indispensável durante o projeto do diagrama de comando e potência, garantindo assim a segurança na prática.

Diagrama de Comando

Parte elétrica do circuito responsável pelo acionamento e desligamento de um ou mais componentes

Exemplo de diagrama de comando:

Partida Direta

Os contatos de acionamento são identificados por números, sendo 1 e 2 para contatos normalmente fechados, e 3 e 4 para contatos normalmente abertos. O primeiro algarismo identifica o número do contato, por exemploi:

contato 13 14: contato número 1, normalmente aberto

As indicações superiores e laterais esquerda (1, 2, 3... e A, B, C...) informam a localização dos contatos na cruzeta (C5, indicando o contato de K1, normalmente aberto - NA - como mostra na figura acima).

F21/F22 protegem o circuito de comando contra anomalias, como curtu-circuito. F7 é um contato NF do relé térmico, que desliga o comando se o motor aquecer demais (corrente de sobrecarga). S0 e S1 são as botoeiras para desligar e acionar o comando, respectivamente. K1, representada por um retangulo, é a bobina do contator 1. K1, localizado em C5, é um contato auxiliar do contator K1, este fará com que o comando permaneça ligado, mesmo quando o operador aliviar (soltar) a botooeira S1, ou seja, quando o operador prescionar S1, K1 liga, alterando o estado dos seus contatos, inclusive K1, 13 14. Com este fechado, note que K1 está em paralelo com S1, neste caso, estando fechado, S1 poderá estar tanto aberto como fechado, que K1 continuará ligado.

Este é um comando simples, que pode acionar um motor trifásico em partida direta. 

Diagrama de Potencia

Parte elétrica responsavel por alimentar a carga, objetivo do circuito.

Diagrama de Potencia do Comando acima:

No momento em que o circuito de comando e de potencia serem alimentados e S1 acionado, K1 altera o estado de seus contatos, alimentando M1 (motor Trifásico - 3 ~) acionando-o em partida direta.

 

 

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