AULA 2 ELEMENTOS BÁSICOS (Laboratório) Prof. Marcio Kimpara

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1 COMANDOS INDUSTRIAIS AULA 2 ELEMENTOS BÁSICOS (Laboratório) Prof. Marcio Kimpara UFMS - Universidade Federal de Mato Grosso do Sul FAENG Faculdade de Engenharias, Arquitetura e Urbanismo e Geografia

2 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 2 ELEMENTOS BÁSICOS Seccionamento - Chave comutadora a vazio - Chave comutadora sob carga - Contator Dispositivos Proteção Outros - Fusível - Relé térmico (sobrecarga) - Disjuntor - Relé falta de fase -Lâmpada de sinalização (LED) - Botoeiras - Sensores - Relé de tempo

3 Tipos de Contato Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 3 Um dos elementos mais simples, e também mais utilizados em comandos, é o contato. A partir do mesmo é que se forma toda lógica de um circuito. É o contato quem permite ou não a condução de corrente. Existem dois tipos de contatos: Contato Normalmente Aberto (NA): significa que os dois terminais estão em aberto. Não há passagem de corrente entre os terminais na posição de repouso (posição normal). * Também chamado de NO (Normally Open) em inglês Contato Normalmente Fechado (NF): significa que os dois terminais estão em curto, permitindo passagem de corrente entre os terminais na posição de repouso (posição normal). * Também chamado de NC (Normally Closed) em inglês

4 Tipos de Contato Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 4 Simbologia e identificação 3 1 Numeração dos terminais NF 1 e 2 NA 3 e 4 4 Contato NA ou NO 2 Contato NF ou NC

5 Quadro de Comando Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 5 O quadro de comando ou painel elétrico de comando de montagem industrial é um compartimento utilizado para abrigar e alocar os dispositivos de comando e manobra em seu interior. Os objetivos principais dos elementos em um painel elétrico são: a) proteger o operador e b) propiciar uma lógica de comando. Parte frontal (tampa): Botões de Acionamento (botoeiras); Leds de sinalização; Instrumentos de medição (voltímetros/ amperímetros, etc); Botões de emergência (botão cogumelo);

6 Quadro de Comando Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 6

7 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 7 CHAVE SELETORA OU BOTOEIRA COM RETENÇÃO Aplicação: Liga/Desliga Seleção modo manual/automático Vantagem: Um único botão (componente físico) pode ser utilizado para as funções de liga e desliga Desvantagem: Numa eventual falta de energia elétrica, o sistema será desligado. No momento em que a energia for reestabelecida o sistema será prontamente energizado, apresentando risco ao operador

8 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 8 BOTOEIRA TIPO PULSO OU BOTOEIRA SEM RETENÇÃO Aplicação: Liga ou Desliga Vantagem: Numa eventual falta de energia elétrica o sistema será desenergizado e, quando a energia for reestabelecida, será necessário o acionamento manual para religar o motor (carga) Desvantagem: Necessário pelo menos 2 botões (um para ligar e outro para desligar)

9 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 9 BOTÃO DE EMERGÊNCIA (TIPO COGUMELO) Aplicação: Desligamento/parada de emergência Vantagem: Acionamento por pressão (maior área de contato) Para voltar para a posição normal, é preciso destravar girando a parte vermelha.

10 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 10 Características das Botoeiras (segundo IEC 73) ou ou COR SIGNIFICADO APLICAÇÃO TÍPICA Parar/Desligar Emergência Partir/Ligar/Pulsar Intervenção Qualquer função, exceto as acima Parada de um ou mais motores Parada de ciclo de operação Parada em caso de emergência Desligamento em caso de sobreaquecimento Partida de um ou mais motores Energizar circuitos Operação por pulsos Retrocesso Interromper condições anormais Comando de funções auxiliares que não tenham correlação direta com o ciclo de operação da máquina Botoeiras: Pulsador Seletor com chave Emergência Com sinaleiros

11 Aplicação: Proteção contra CURTO-CIRCUITO Operação: FUSÍVEIS Baseado em um elemento que se funde (elo fusível) interrompendo a corrente elétrica no circuito ao qual está inserido sempre que esta tiver uma duração e intensidade maiores para a qual o fusível foi projetado. Possíveis causas do curto-circuito: Falta de aperto de componentes Ruptura ou flaha de isolação de cabos Penetração de água Tipos utilizados: Diazed (tipo D) NH Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 11

12 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 12 FUSÍVEL DIAZED Anel de proteção: Protege o operador do contato metálico roscado (energizado) de fixação da tampa Base: Fixada em trilho proporciona sustentação mecânica do conjunto e possui os terminais para conexão dos cabos. Tampa: Proteção e aperto do fusível. Fusível Parafuso de ajuste: impede que fusíveis de amperagem maior sejam instalados (compatibilidade mecânica tamanho do encaixe - de acordo com a amperagem do fusível) Segue o mesmo código de cores do fusível Indicador visual da amperagem do fusível (baseado na cor) e também indicador da atuação ou não do fusível (pino salta para fora)

13 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 13 FUSÍVEL DIAZED Acessórios: Capa de proteção Contato superior Fusível: Elo fusível Chave de fixação do parafuso de ajuste (chave rapa) Areia para extinção do arco em caso de rompimento Contato inferior Corpo cerâmico

14 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 14 FUSÍVEL NH Fusível Indicador de atuação. Base: Fixada em trilho proporciona sustentação mecânica do fusível e possui os terminais para conexão dos cabos.

15 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 15 Acessórios: Extrator ou Punho Saca Fusível Fusível: Indicador de atuação Aba de extração (para utilização do saca fusível) Fio extensor do indicador de atuação Orifício para preenchimento com areia Lâmina de contato superior Elo fusível Corpo cerâmico Areia para extinção do arco em caso de rompimento Lâmina de contato inferior

16 Característica dos fusíveis NH e DIAZED Corrente Nominal - corrente máxima que o fusível suporta continuamente sem interromper o funcionamento do circuito. Esse valor é marcado no corpo de porcelana do fusível. Capacidade de ruptura (ka) - valor de corrente que o fusível é capaz de interromper com segurança. Tensão Nominal - tensão para a qual o fusível foi construído. Os fusíveis normais para baixa tensão são indicados para tensões de serviço de até 500V em CA e 600V em CC. Velocidade de atuação - ação rápida (ultra rápida) ou retardada (aplicação com motores retardado devido à corrente de partida) Em geral, para uma mesma especificação, tanto os fusíveis diazed ou NH podem ser utilizados. Entretanto, os fusíveis NH são normalmente usados em circuito de alta potência (elevada corrente) por estarem disponíveis no mercado para corrente de até 630A. Os fusíveis Diazed são usados em circuitos de potência menores por não estarem disponíveis no mercado para correntes acima de 100A. Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 16

17 CONTATOR Contator é um dispositivo de seccionamento eletromecânico que permite, a partir de um circuito de comando, efetuar o controle de cargas num circuito de potência Como pode ser observado na figura ao lado o contator possui, um núcleo magnético fixo excitado por uma bobina (A1 e A2) e um núcleo móvel (parte em azul), que é atraído por forças de ação magnética quando a bobina é energizada e cria um campo magnético. Enquanto não circula corrente pela bobina, o núcleo móvel é repelido por ação de molas mantendo-o numa posição de repouso. Contatos elétricos são distribuídos a esta parte móvel do núcleo, constituindo um conjunto de contatos móveis. Solidário a carcaça do contator existe um conjunto de contatos fixos. Quando o núcleo móvel se movimenta, os contatos móveis fecham (ou abrem) a conexão elétrica com os contatos fixos. 17

18 Alimentação trifásica Contato Auxiliar (utilizado para lógica ou sinalização) Contatos para energização da Bobina Simbologia: A Carga trifásica NF 1 e 2 NA 3 e 4 A contato auxiliar contato auxiliar

19 Vantagens do Contator Dispositivo de manobra eletromecânico, acionado magneticamente Aciona cargas com elevadas correntes a partir de um circuito auxiliar de baixa corrente Os contatos de força são abertos (NA) e responsável por acionar cargas Os contatos auxiliares ou contatos de comando podem ser NA ou NF Ao energizar a bobina (A1 e A2) ocorre a troca (comutação) dos contatos os NF se abrem e os NA se fecham Elevado número de manobras (vida útil de 10 a 30 milhões de manobras) Flexibilidade quanto ao comando da carga (carga acionada de localidade diferente) Possibilidade de montar diferentes tipos de comandos elétricos Pequeno espaço para montagem Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 19

20 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 20 Rede Trifásica Corrente nominal do motor Chave de ligação ou disjuntor Rede Trifásica Comando a distância M Painel de comando Corrente baixa Comando à distância M Corrente nominal do motor Contator Sem contator: circuito de potência longo (cabos de bitola grande) maior custo, maiores perdas, difícil acomodação dos cabos no chão de fábrica Com contator: Circuito de potência reduzido comando por um circuito de baixa potência

21 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 21 Categorias do Contator (norma IEC 947-4) A classificação dos contatores em categorias serve para orientar os usuários na escolha do contator mais adequado à sua aplicação evitando que se utilize um contator muito caro com uma vida eletro-mecânica maior que a necessária, ou o contrário, usar um contator de baixo custo e com vida útil menor que a necessária. As categorias de emprego para contatores em corrente alternada, segundo IEC fixam os valores de corrente que o contator deve estabelecer ou interromper. Elas dependem: - da natureza do receptor controlado: motor de gaiola ou de anéis, resistências - das condições nas quais se efetuam os fechamentos e as aberturas: motor em regime ou bloqueado ou em partida, inversão do sentido de rotação, frenagem por contracorrente.

22 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 22 Categorias do Contator (norma IEC 947-4) AC1: Aplica-se a todos as cargas em corrente alternada, cujo fator de potência é no mínimo igual a 0,95. A interrupção torna-se fácil. EX: aquecimento AC2: Se aplica aos motores de anéis: para partida, frenagem em contracorrente ou acionamento por pulsos. Condições para os contatores: No fechamento o contator estabelece a corrente de partida próximo de 2,5 vezes a corrente nominal do motor. Na abertura, deverá interromper a corrente de partida com uma tensão no mínimo igual à tensão da rede. A interrupção é mais severa.

23 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 23 * AC3: é relativa aos motores de gaiola cujo desligamento é efetuado com o motor em regime. No fechamento o contator estabelece a corrente de partida (5 a 7 vezes a corrente nominal do motor). Na abertura, o contator interrompe a corrente nominal absorvida pelo motor, sob uma tensão nos bornes de seus pólos da ordem de 20% da tensão da rede. A interrupção torna-se fácil. Exemplos de utilização: todos os motores de gaiola normais, elevadores, escadas rolantes, correias transportadoras AC4: Manobras pesadas, acionar motores a plena carga, comando intermitente inversão. Trata-se de partidas com frenagem por contracorrente e à partida por impulsos em motores de gaiola ou de anéis.

24 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 24 RELÉS Os relés são os elementos fundamentais de manobra de cargas elétricas, pois permitem a combinação de lógicas no comando, bem como a separação dos circuitos de potência e comando. Circuito de comando: encontra-se a interface com o operador da máquina e o dispositivo, portanto, trabalha com baixas correntes (até 10 A) e/ou baixas tensões. Em comandos elétricos, os relés mais usuais são: Circuito de Potência: é o circuito onde se encontram as cargas a serem acionadas, tais como motores, resistências de aquecimento, entre outras. Neste podem circular correntes elétricas da ordem de 10 A ou mais, e atingir tensões de até 760 V. - Relé térmico ou bimetálico - Relé de falta de fase - Relé temporizador

25 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 25 RELÉ SOBRECARGA (ou BIMETÁLICO, SOBRECORRENTE, TÉRMICO) Aplicação: Proteção do motor contra aquecimento em razão de uma corrente de regime maior que a nominal (devido à sobrecarga) Operação: Duas lâminas metálicas (bimetálico) com diferentes coeficientes de dilatação térmica. A corrente é ajustada para o valor nominal do motor (podendo-se considerar o fator de serviço) e caso uma corrente maior que o valor ajustado passe por seus contatos principais, o relé comuta os contatos auxiliares. Identificação dos Contatos: 1, 2, 3 e 4, 5,6 Contatos de potência por onde circula a corrente nominal da carga 95 e 96 Contato normalmente fechado 97 e 98 Contato normalmente aberto

26 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 26 RELÉ SOBRECARGA (ou BIMETÁLICO, SOBRECORRENTE, TÉRMICO) Ajuste de corrente Botão de teste dos contatos Botão de Rearme H manual A automático Simbologia: Contatos de potência: Contatos auxiliares: Indicador de atuação NA 98 NF 96 O contato normalmente fechado deve ser ligado em série com a bobina do contator.

27 RELÉ SOBRECARGA (ou BIMETÁLICO, SOBRECORRENTE, TÉRMICO) ❶ Botão de teste (vermelho) ❷ Botão de rearme (azul) ❸ Indicador de atuação (verde) ❹ Contatos auxiliares 1NA (97 e 98) 1 NF (95 e 96) ❺ Dial de ajuste de corrente ❻ Lâmina bimetálica auxiliar ❼ Cursores de arraste e alavanca ❽ Lâmina bimetálica principal ❾ Elemento de aquecimento Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 27

28 Relé temporizador Relés comutados (troca na posição dos contatos) por tempo (ajustável) Disponíveis no mercado para diferentes faixas de tempo Tipos: DTD Contagem na Desenergização DTE Contagem na Energização Identificação dos contatos: A1 e A2 Bobinas de energização Simbologia: A1 Contato 15 Contato comum Contato 16 Fechado Contato 18 Aberto 15 Bobina a ser energizada p/ iniciar a contagem do tempo A1 15 A A

29 Prof. Marcio Kimpara UFMS/FAENG Comandos Industriais 29 OUTROS DISPOSITIVOS SERÃO APRESENTADOS AO LONGO DO CURSO CONFORME FOREM UTILIZADOS NOS DIAGRAMAS DE COMANDO E FORÇA Obrigado pela atenção!