Apostila De Dispositivos EléTricos

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Apostila que dar uma visão geral dos dispositivos elétricos.

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  • juliodobanjo - Para o relé voltar ao estado 'padrão' após atuar.
    guest2ad78e9 - partida direta só é utilizada em motores de pequena carga, partida dividida é utilizada para motores de grandes cargas para que a carga de partida não seja muito alta, primeiro o motor parte com uma certa porcentagem da carga e só após um tempo configurado é que funcionará a 100%.
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  • para que serve o botão reset dos réles
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  • ola as vezes o contato nao esta grudando por causa da tensao e corrente nominal das contatoras fique atento na tensao e corrente que esta sendo aplicada nas contatoras por exemplo uma contatora q fecha com 220V se estiver chegando menos que 220v ela nao vai atracar ou vai ficar ricocheteando.
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Apostila De Dispositivos EléTricos

  1. 1. Mecânica I Dispositivos Elétricos Introdução Relé Os dispositivos elétricos são componentes do sistema O relé nada mais é do que uma chave impulso acionada eletropneumático automatizado que recebem os comandos do pelo cmpo magnético. Este dispositivo é formado basicamente circuito elétrico de controle e acionam as máquinas elétricas. por uma bobina e pelos seus conjuntos de contatos. Alguns dispositivos elétricos aqui apresentados possuem função de Aplicando–se uma tensão elétrica nos terminais da proteção, sinalização ou de regulagem. bobina do relé, surge na mesma uma corrente gerando um campo magnético. A força magnética, por sua vez, atrai a parte móvel Dispositivos de Comando do relé, distendendo a mola. Esta manobra faz com que o São elementos de comutação destinados a permitir ou não a passagem da corrente elétrica entre um ou mais pontos de um circuito. Os tipos mais comuns são: terminais da Chave sem retenção ou impulso bobina mola É um dispositivo que só permanece acionado mediante aplicação de uma força externa. Cessada a força, o dispositivo volta à situação anterior. Este tipo de chave pode ter, NF construtivamente, contatos normalmente abertos (NA) ou isolamento normalmente fechados (NF). NA C NA NF NA NF NA NF K Chave com retenção ou trava É um dispositivo que uma vez acionado, seu retorno à C C situação anterior acontece somente através de um novo A1 13 23 33 41 acionamento. Construtivamente, pode ter contato normalmente aberto (NA) ou normalmente fechado (NF). K NA NF A2 14 24 34 42 terminal C, que anteriormente estava em contato com o terminal NF, passe a se fixar com o contato NA.Enquanto a bobina permanecer energizada, os contatos se mantêm nesta posição. Chave de contatos múltiplos com ou sem retenção Ao ser desenergizado, o solenóide cessa a força Existem chaves com ou sem retenção de contatos eletromagnética de atração, resultando no retorno da parte móvel múltiplos NA ou NF. do relé à posição inicial pelo efeito de contração da mola. Deve ser ressaltado que um relé, construtivamente, pode ser formado por vários conjuntos de contatos. Uma das grandes vantagens dos relés é o isolamento galvânico entre os terminais da bobina e os contatos NA e NF, além do isolamento entre os conjuntos de contatos. A figura abaixo mostra outra vantagem dos relés, que é a possibilidade de Chave impulso: 2NA+2NF Chave trava: 2NA+1NF acionar cargas com tensão diferentes através de um único relé. Chave seletora É um dispositivo que possui duas ou mais posições NA NF NA NF carga 2 podendo selecionar uma entre várias funções em um determinado S processo. Este tipo de chave apresenta um ponto de contato comum (C) em relação aos demais contatos. K 24V C NF C C C carga 1 NA ~ Chave impulso: 3 posições Chave trava: 2 posições 127V OBS: para a escolha das chaves devemos levar em consideração as 220V ~ especificações de tensão nominal e corrente máxima suportável Ao acionar a chave S, automaticamente energiza-se as pelos contatos. cargas 1 e 2 com as tensões de 127V e 220V respectivamente. 1
  2. 2. Mecânica I Uma outra propriedade muito explorada dos relés é o Ao acionar a chave S1, a bobina do contator C é efeito memória, ou seja, a retenção de sinais elétricos de comando. energizada, fechando os contatos principais e o contato C de auto-retenção, ligando o forno elétrico trifásico. Para desligar este forno basta acionar a chave S2. S1 K K V1 S2 K L OBS: para a escolha de relés e contatores, devemos levar em consideração as especificalções do número de contatos, Ao acionar a chave S1, a bobina do relé K é energizada, tensão nominal da bobina e corrente máxima nos contatos. fechando os dois contatos K, acendendo, com isso, a lâmpada L. Retirando-se a força de acionamento da chave S1, ela abre, mas a Dispositivos de Proteção lâmpada continua acesa devido a retenção do sinal (efeito São elementos intercalados no circuito com o objetivo memória). A lâmpada permanece acesa até o acionamento da de interomper a passagem de corrente elétrica sob condições chave S2. Quando isto acontece a bobina do relé K é anormais, como curto-circuitos ou sobrecargas. Os dispositivos desenergizada, abrindo, com isso, os contatos K, desligando a de proteção mais comuns são: lâmpada.A lâmpada permanece apagada até um novo acionamento da chave S1. Fusível O princípio de funcionamento do fusível baseia-se na Contator fusão do filamento e conseqüente a bertura do filamento quando Assim como o relé, o contator é uma chave de comutação por este passa uma corrente elétrica superior ao valor de sua eletromagnética. Ele é empregado, geralmente, para acionar especificação. máquinas e equipamentos elétricos de grande potência, enquanto o relé é usado em cargas de pequena potência. O contator, além de possuir os contatos principais, FUS 3A apresenta também contatos auxiliares NA e NF de pequena capacidade de corrente. Estes contatos são utilizados para realizar filamento o próprio comando do contator (auto-retenção), sinalização e tubo de vidro acionamento de outros dispositivos elétricos. NA NA NF NF terminal Os fusíveis geralmente são dimensionados 20% acima 1 2 3 13 23 31 41 da corrente nominal do circuito. Diante disso, nunca devemos substituí-lo por outro de maior corrente. Os fusíveis são classificados em retardados e rápidos. 4 5 6 C 14 24 32 42 Os fusíveis de ação retardada são usados em circuitos nos quais a corrente de partida é muitas vezes superior à corrente nominal. contatos principais contatos auxiliares É o caso dos motores elétricos e cargas capacitivas. a) Representação Já os fusíveis de ação rápida são utilizados em cargas resistivas e na proteção de componentes semicondutores, como o Vr 1 4 diodo e o trisistor em conversores estáticos de potência. ~ forno Vs 2 5 elétrico Corente nominal ~ 3 6 trifásico Vt ~ C b) Circuito de potência - + S1 S1 C 14 13 C c) Circuito de comando 2
  3. 3. Mecânica I Sobrecarga é uma corrente ligeiramente superior à • Não se funde e não precisa ser substituído após ter sido corente nominal e que a longo prazo (horas) pode danificar ativado; seriamente o cabo condutor ou o equipamento. • Protege a instalação com rapidez e segurança; • Pode, eventualmente, ser utilizado como chave. Curto-circuito é uma corrente excessivamente alta proveniente de algumas avarias no sistema elétrico ao qual está conectado (aproximadamente dez vezes a nominal), e que precisa ser imediatamente interrompido, sob pena de danificar todo o circuito elétrico. Relé de Sobrecarga ou Térmico O princípio de funcionamento do relé de sobrecarga baseia-se na dilatação linear de duas lâminas metálicas com coeficientes de dilatação térmica diferentes, acopladas rigidamente (bimetal). Quando ocorre uma sobregarga ou falta de fase, esta se reflete num aumento de corrente provocando um Disjuntor Termomagnético aquecimento maior e, conseqüentemente, um acréscimo na O disjuntor termomagnético possui a função de elemento dilatação bimetal. Essa deformação aciona a abertura do contato de proteção e, eventualmente, de chave. Interrompe a passagem de auxiliar que interrompe a passagem da corrente para a bobina do corrente elétrica ao ocorrer uma sobrecarga ou curto-circuito. contator, desacionando, com isso, a carga. Para ligar novamente A proteção contra sobrecarga baseia-se no princípio da a carga deve-se acionar manualmente o botão de rearme do relé dilatação de duas lâminas de metais distintos, portanto, com térmico. coeficientes de dilatação diferentes. O relé térmico possui as seguintes partes principais: • Um contato auxiliar (NA+ NF) de comando da bobina do contator; • Um botão de regulagem da corrente de desarme; • Um botão de rearme de ação manual; • Três bimetais. Uma pequena sobrecarga faz o sistema de lâminas A figura anterior apresenta uma aplicação do relé deformar-se (efeito térmico) sob o calor, desligando o circuito. térmico na proteção de motores elétricos trifásicos. A proteção contra curto-circuito é feita através da ação de um dispositivo magnético, que desliga o circuito quase Relé térmico instantaneamente. Vr FUS 1 4 Os disjuntores são dimensionados da mesma forma que ~ 2 5 os fusíveis e construtivamente estes dispositivos podem ser monopolares, bipolares ou tripolares. ~ Vs FUS M FUS 3 6 Vt ~ C a) Circuito de potência Disjuntor Disjuntor - + Monopolar Bipolar Disjuntor Tripolar S1 S1 FUS C RT As vantagens do disjuntor termomagnético são: • É religável, após cessar o problema que ocasionou o seu 14 13 desarme; C b) Circuito de comando 3
  4. 4. Mecânica I Neste sistema, os fusíveis protegem o circuito de potência diretamente proporcional ao número de espiras das bobinas. Esta contra curto-circuito e o relé térmico protege o motor contra relação é expressa através da seguinte fórmula: sobrecarga e falte de fase. Quando o relé térmico atua, o contato Vp Np NF abre, desenergizando o solenóide do contator que, por sua vez, a= = desaciona o motor elétrico. Vs Ns Onde a é a relação de tensão ou relação de espiras. Se for maior que 1, o transformador é abaixador e se for menor que 1, o Dispositivos de regulagem transformador é elevador. São elementos destinados a regular o valor de variáveis Np transformador ideal, a potência elétrica no primário de um processo automatizado, tais como: velocidade, tempo, é igual à potência elétrica no secundário, isto é: temperatura, pressão, vazão, etc. Os tipos mais comuns são: Pp=Ps ⇒ Vp.Ip=Vs.Is Portanto, as seguintes relações são válidas Reostato É um componente de resistência variável que serve para Ip Vp Ns 1 = = = regular corrente de alta intensidade em circuitos elétricos. Is Vs Np a Na prática, essas expressõeso não são exatamente iguais t1 devido às perdas no cobre (resistência ôhmica das bobinas) e as perdas no ferro (correntes parasitas no núcleo). t2 Para a escolha do transformador devemos levar em consideração as especificações de tensão primária, tensão a) Simbologia b) Cilindro Simples secundáriae potência requerida. Relé de tempo com retardo na ligação t1 O relé de tempo com retardo na ligação comuta seus contatos após um deerminado tempo, regulável em escala própria. O início da temporização acontece quando energizamos t2 os terminais de alimentação do relé de tempo. t2 t1 c) Cilindro Duplo d) Toroidal + chave S fechada Potenciômetro O potenciômetro apresenta a mesma função que o aberta L reostato, porém é fisicamente menor e regula correntes de baixa S intensidade nos circuitos elétricos e eletrônicos. Apresenta três lâmpada L NA NF acesa terminais acessíveis, podendo ser construído com fio, carvão ou líquido. C apagada K tempo - Transformador Ao ligar a chave S, é iniciada a contagem de tempo O transformador é um componente que permite adaptar o conforme foi ajustado. Uma vez atingido o tempo final, os valor de uma tensão alternada, aumentando-a ou diminuindo-a, contatos comutarão acendendo a lâmpada. Ao desligar a chave S, conforme a conveniência. O transformador básico é formado a lâmpada apaga. porduas bobinas isoladas eletricamente, enroladas em torno de um núcleo de ferro silício. Relé de tempo com retardo no desligamento A transformação de energia elétrica de uma bobina para O relé de tempo com retardo no desligamento mantém outra é realizadapor intermédio do fluxo magnético. A bobina que seus contatos comutados por um determinado tempo, regulável recebe a energia a ser transformada chama-se primário, e a bobina em escala própria, após a desenergização dos terminais de que fornece a energia à carga, chama-se secundário. alimentação. + φ chave S fechada Ip Is aberta L Ns S ~ Vp Np Vs NA NF lâmpada L carga acesa C apagada K núcleo tempo - onde: φ:fluxo magnético Ao fechar a chave S, o relé é ativado, comutando os Vp: tensão primária Vs: tensão secundária contatos e acendendo a lâmpada. Ao desligar a chave S, a Ip: corrente primária Is: corrente secundária lâmpada permanece acesa durante um tempo preestabelecido. Np: n° de espiras primária Ns: n° de espiras secundária A tensão elétrica nas bobinas de um transformador é 4
  5. 5. Mecânica I Contador de impulsos elétricos dificuldades na utilização dos sinalizadores, pode-se usar em O contador de impulsos elétricos realiza a contagem conjunto os indicadores luminosos e acústicos. progressiva, mediante a ação de impulsos elétricos na bobina Para a escolha dos dispositivos de sinalização, deve-se contadora. Estes impulsos são provenientes de relés, contadores, levar em consideração as especificações da tensão nominal de chaves, sensores elétricos, etc. alimentação. A programação é realizada pelo usuário através de chaves do tipo impulso localizadas no painel deste dispositivo. O Solenóides acionamento dos contatos do contador ocorre quando o número de Os solenóides são bobinas eletromagnéticas que, quando impulsos elétricos na bobina contadora for igual ao valor energizadas, geram um campo magnético capaz de atrair programado pelo usuário. elementos com características ferrosas, comportando-se como O reset significa zerar a contagem dos impulsos elétricos, um imã permanente. Numa eletroválvula, hidráulica ou e pode ser acionado manualmente via uma chave sem retenção ou pneumática, a bobina do solenóide é enrolada em torno de um por um impulso elétrico na bobina do reset do contador. magneto fixo, preso à carcaça da válvula, enquanto que o + magneto móvel é fixado diretamente na extremidade do carretel da válvula. Quando uma corrente elétrica percorre a bobina, um chave S campo magnético é gerado e atrai os magnetos, o que empurra o fechada carretel da válvula na direção oposta à do solenóide que foi L aberta S desacionado energizado. Dessa forma, é possível mudar a posição do carretel reset no interior da válvula, por meio de um pulso elétrico. NA NF acionado C lâmpada L acesa K apagada - tempo A figura acima apresenta o comportamento de um contador rpogramado para acionar uma lâmpada após três impulsos elétricos da chave S. Depois de um tempo o reset é acionado, zerando o contador e apagando a lâmpada. Dispositivos de sinalização São componentes elétricos utilizados para indicar o estado em que se encontra um processo automatizado. As Em eletroválvulas pneumáticas de pequeno porte, do informações mais comuns fornecidas pelos dispositivos são: tipo assento, o êmbolo da válvula é o próprio magneto móvel do ligado, desligado, falha e emergência. solenóide. Deve-se ainda sinalizar o estado de cada elemento de trabalho e de cada sensor elétrico do processo com a finalidade de facilitar a localização de defeito numa eventual manutenção. Indicador visual Os indicadores visuais fornecem sinai luminosos indicativos de estado, emergência, falha, etc. São os indicadores mais utilizados, devido à simplicidade, eficiência na indicação e baixo custo. Esse sinais são fornecidos por lâmpadas ou LED’s (diodos emissores de luz), principalmente em ambientes onde o silêncio é necessário. A seguinte tabela apresenta as cores de sinalização recomendadas para cada situação de um processo automatizado e afigura que segue mostra a simbologia elétrica de um indicador visual. Estado Cor Ligado Vermelho L Desligado Verde falha Amarelo Indicador acústico O indicador acústico fornece sinais audíveis, indicativos de estado, falha, emergência, etc. São as sirenes e as buzinas elétricas. Este tipo de sinalizador é utilizado em ambientes de difícil visualização dos indicadores luminosos ou quando se deseja atingir um grande número de pessoas em diferentes locais. A Nos ambientes onde não existem restrições ou 5
  6. 6. Mecânica I Quando o campo magnético é gerado, em conseqüência da energização da bobina, o êmbolo da válvula é atraído, abrindo ou fechando diretamente as passagens do ar comprimido no interior da carcaça da válvula. Partida de motores Chave de Partida direta manual É o método mais simples, em que não são empregados dispositivos especiais de acionamento. A chave de comando direto existe em grande número de modelos e diversas capacidades de Esquema de ligação de um motor trifásico. corrente, sendo a chave faca a mais simples. Consiste na alimentação do motor com redução de tensão nas bobinas durante a partida. Na partida as bobinas do motor recebem 58% (1/ 3) da tensão que deveriam receber. A chave estrela-triângulo é um dispositivo que liga as três fases do motor em estrela durante a partida até uma rotação próxima da nominal (90%), quando comuta a ligação para triângulo. Isto significa que a tensão por fase na ligação estrela será 3 vezes menor que a tensão de alimentação, conseqüentemente, a corrente de linha na partida será 3 vezes menor, assim como o seu conjugado motor. Vantagens: • é muito utilizada, devido ao seu custo reduzido; Chave de Partida direta automática (com contator e relé • não tem limites quanto ao seu número de manobras; bimetálico) • os componentes ocupam pouco espaço; Os motores somente podem partir diretamente desde que sejam • a corrente de partida fica reduzida para satisfeitas as seguintes condições: aproximadamente 1/3 da nominal. • a corrente nominal da rede é tão elevada que a corrente de partida do motor não é relevante; Desvantagens: • a corrente de partida do motor é de baixo valor porque sua • a chave só pode ser aplicada em motores com no potência é pequena; mínimo seis terminais acessíveis; • a partida do motor é feita sem ou com mínima carga, o que • a tensão de linha da rede deve coincidir com a tensão da reduz a corrente de partida. ligação triângulo do motor; Nas concessionárias de fornecimento de energia elétrica permite- • reduzindo a corrente de partida em 1/3 reduz-se também se partida direta de motores trifásicos até 5 CV em 220V e de o momento de partida em 1/3; 7,5CV em 380V. • se o motor não atingir 90% da velocidade nominal no momento da troca de ligação, o pico de corrente na Partida através de chave estrela-triângulo automática comutação será quase como se fosse uma partida direta. Sempre que possível, a partida de um motor trifásico de gaiola, deverá ser direita, por meio de contatores. Nos casos em que a corrente de partida do motor é elevada podem ocorrer as seguintes conseqüências prejudiciais: • elevada queda de tensão no sistema da alimentação da rede. Em função disto provoca a interferência em equipamentos instalados no sistema. • o sistema de proteção (cabos, contatores) deverá ser superdimensionada ocasionando um custo elevado. • a imposição das concessionárias de energia elétrica que limitam a queda da tensão da rede. Caso a partida direta não seja possível devido aos problemas citados acima, pode-se usar sistema de partida indireta para reduzir a corrente de partida. É fundamental para a partida com a chave estrela - triângulo que o motor tenha a possibilidade de ligação em dupla tensão, ou seja, em 220 / 380V, em 380/660V ou 440/760V. Os motores deverão ter no mínimo 6 bornes de ligação. A chave estrela - triângulo em geral só pode ser Diagrama Principal empregada em partidas da máquina em vazio, isto é, sem carga. Somente depois de ter atingido a rotação nominal, a carga poderá ser aplicada. 6
  7. 7. Mecânica I Diagrama de Comando São utilizados três contatores: K1 que alimenta as pontas 1, 2 e 3 do motor com as três fases R, S e T, respectivamente; K2 que alimenta com a mesma seqüência as pontas 6, 4 e 5 e; K3 que interliga as pontas 4, 5 e 6. Desta forma a ligação simultânea de K1 e K3 corresponde a configuração estrela, enquanto que a ligação de K1 e K2 equivale a configuração triângulo. Bibliografia Automação Eletropneumática, Nelson G. Bonacorso e Valdir Noll. 5a Ed. São Paulo: Érica, 2001. Automação Hidráulica: projetos, dimensionamento e análise de circuitos. Arivelto B. Fialho. São Paulo: Érica, 2002. Tecnologia Eletropneumática Industrial. Apostila M1002-2 BR. Parker Hannifin Corporation. Ago. 2001. Eletrotécnica para Escolas Profissionais. Anzenhofer et al, Ed. Mestre Jou. Instalações Elétricas de Baixa Tensão. Workshop. Proteção contra sobrecorrentes e dimensionamento dos condutores. Schneider/Procobre, Edição Jan. 2003. 7

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