Acionamentos Elétricos

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1 Engenharia Elétrica - 9o período Hélio Marques Sobrinho 1 / 58

2 Horários das aulas Segunda e Quarta 19:00 às 20:40 2 / 58

3 Bibliografia Referências Máquinas Elétricas e Transformadores Máquinas Eletricas Fitzgerald, A. E.; Kingsley Jr, C.; Kusco A, Instalações Elétricas Industriais Kosov, Irving L. Mamede Filho, João E muito mais! A Internet! Vejam: 3 / 58

4 Algumas unidades úteis Carga Coulombs, C Um elétron ou um próton tem * 10-19C Tensão Corrent Potência Resistência Capacitância Indutância Frequência Massa Força Volts, V Amperes, A = 1C/s Watts, W = 1V * 1A Ohms, Ω = 1V / A Faraday, F = 1C / V Henry, H = V/A Hertz, Hz = 1 ciclo/s kilograma, Kg Newton, N = Kg * m/s² 4 / 58

5 Conceitos Corrente contínua Corrente alternada 5 / 58

6 Campo Elétrico Q1 Q2 Lei de Coulomb F = k x Q 1 x Q2 / r 2 K é a constante eletrostática No vácuo k0 = X 109 Nm2/c2 r 6 / 58

7 Sistemas Eletromagnéticos Elementos Lineares e não lineares Resistivos, capacitivos e indutivos +x ou -x x x 7 / 58

8 Resistência Elétrica comprimento L (m), área de seção S (m 2) R = ρ L/S ρ é o coeficiente de resistividade do material Niquel Alumínio Ouro Cobre Prata Estanho Ferro Carbono Germânio Silício Ebonite 6.99 x 2.82 x 2.44 x 1.72 x 1.59 x 1.09 x 1.00 x 3.50 x 4.60 x 6.40 x aprox Em Ω.m ou Ohm.m a 20oC 8 / 58

9 Corrente e Campo Magnético 9 / 58

10 Campo e Fluxo Fluxo magnético Φ = sup B. da Campo uniforme e superfície plana Φ = B. A = B. A cos(φ) 10 / 58

11 Indutância Indutância Bobina de comprimento L em m Frequência f em Hz XL = ωl = 2πfL em henry 11 / 58

12 Circuito R-L-C vr(t) = R. i(t) vl(t) = L. di(t) /dt vc(t) = C-1 i(t)dt 12 / 58

13 Simbologia Diagramas Multifilares Diagramas Unifilares 13 / 58

14 Fiação e identificação padrão 14 / 58

15 Um diagrama simples 15 / 58

16 Impedância complexa e fasores Z2 = R2 + (XL XC)2 XL = jωl e Xc = 1/(jωC) ω = 2 π f em Hz 16 / 58

17 Introdução Escolha, construção, Instalação e manutenção Chaves de partida Equipamentos de acionamento e proteção Proteção Falta de fase, sobrecarga, curto-circuito, sobretensões, Subtenções, altas temperaturas, danos na ventilação, Queda de fornecimento de energia 17 / 58

18 Terminologia Acionamento Manual Corrente alternada Corrente contínua Botões Acionamento ou interrupção de corrente Comandos de fim de curso Sinalizadores 18 / 58

19 Terminologia Chaves principal seccionadora seccionadora sob carga Circuito auxiliar principal Contatos Principal e auxiliar N/A N/F 19 / 58

20 Correntes envolvidas Corrente de curto Corrente nominal Corrente de partida Sobrecarga 20 / 58

21 Circuito trifásico 21 / 58

22 Motores elétricos Conversor energia elétrica => energia mecânica Corrente contínua Cinética : motor Controle preciso de velocidade e ajuste fino Corrente alternada Construção mais econômica Motor de indução Simples, rendimento elevado, bom fator de potência 22 / 58

23 Fatores de seleção Fonte de alimentação Condições ambientais Potência, rotação, esforços mecânicos, ciclos de operação, confiabilidade, Consumo e manutenção Agressividade, periculosidade, altitude, temperatura, Exigência de carga e condições de serviço Tipo, tensão, frequência, simetria, equilíbrio, Interesses econômicos, perpectivas a curto ou longo prazo Controlabilidade Posição, torque, velocidade, corrente de partida 23 / 58

24 Tipos de motores CA 24 / 58

25 Motor gaiola de esquilo Mais robusto Não requer escovas ou comutadores 25 / 58

26 Motor com rotor bobinado 26 / 58

27 Motor Dahlander Duas velocidades X e 2X 27 / 58

28 Tipos de motores CC 28 / 58

29 Motor de indução Circuito magnético estático Bobinas no estator Rotor com núcleo ferro magnético 29 / 58

30 Placa de identificação típica 30 / 58

31 Motor de indução monofásico Não possuem campo girante Bobina auxiliar adiantada ~90o 31 / 58

32 Desvantagens do motor monofásico Custo mais elevado Desgaste mecânico do contato centrífugo Rendimento e fator de potência menores 60 a 70% da potência de trifásico do mesmo tamanho Impossível inverter o sentido de rotação 32 / 58

33 Esquemas de ligação c/ 4 terminais 2 valores de tensão Tipicamente 110 V e 220 V 33 / 58

34 Esquemas de ligação c/ 6 terminais 2 valores de tensão Inversão de rotação : terminais 5 e V 220 V 34 / 58

35 Motor de polo sombreado Polos salientes com espira de cobre em curto 25 a 30% Atraso do fluxo Campo girante Partida do motor Baixo torque 15 a 50% Sentido único de rotação Posição da ponta do eixo rotor em relação ao estator 35 / 58

36 Motor de polo sombreado Torque x Rotação 36 / 58

37 Motor de fase dividida Enrolamento auxiliar Somente p/ partida! Chave ou disjuntor centrífugo Uso de molas e pesos Abertura do contato com o aumento de velocidade 37 / 58

38 Motor de fase dividida Torque x Rotação 38 / 58

39 Um exemplo 39 / 58

40 Motor de capacitor de partida Torque x Rotação 40 / 58

41 Motor de capacitor permanente Torque x Rotação 41 / 58

42 Motor de dois capacitores Torque x Rotação 42 / 58

43 Identificação das bobinas do motor monofásico Uso de ohmímetro Maior resistência Bobina auxiliar 5-6 Outras Bobinas principais 43 / 58

44 Polarização das bobinas motor monofásico Inversão de uma das bobinas Tensão nominal Conexão de Menor corrente! 44 / 58

45 Motores síncronos CA Velocidade do motor constante Campo girante rpm f em Hertz P : número de polos Fonte de excitação CC 45 / 58

46 Desvantagens de Motores síncronos Exige uma fonte de excitação em CC Necessidade de mecanismo de partida Próxima à velocidade síncrona Sincronismo com o campo girante Uso de motor de indução para a partida 46 / 58

47 Vantagens de motores síncronos Fornecimento de força mecânica Correção de fator de potência Maior rendimento Uso de entreferro maiores Menores tolerâncias 47 / 58

48 Componentes elétricos Seccionadores Interruptores Contatores Disjuntores Fusíveis Relés Grandezas elétricas Corrente nominal Corrente de curto-circuito Sobrecorrente Resistência de contato Sobrecarga Corrente de partida Capacidade de interrupção / 58

49 Grandezas fundamentais - Padrão ABNT Corrente Contínua Corrente Alternada Corrente Contínua e Alternada Corrente Alternada monofásica, 60 Hz 1-60Hz Corrente Alternada trifásica,60hz,220v 3-60Hz 220 Corrente Alternada trifásica com neutro,60hz,380v Corrente contínua,2 condutores, 220V Corrente contínua,2 condutores e neutro,110v 3N-60Hz 380V 2-220V 2N - 110V 49 / 58

50 Alguns componentes Seccionador fusível sob carga Relé de sobrecorrente Seccionador sob carga 1 = Bobina eletromagnética de curto circuito 2 = Núcleo móvel e mecanismo de atuação 3 = Base e núcleo fixo 50 / 58

51 Contator de potência 51 / 58

52 Contator de potência 52 / 58

53 Controle de motores Tiristor Aceleração Desaceleração Otimização para carga parcial 53 / 58

54 distribuição T1 = Transformador de alimentação T2 = Transformador medidor de corrente T2 = Transformador medidor de tensão Q1 = Disjuntor de entrada Q2 = Disjuntor para distribuição Q3 = Seccionador sobre carga Q4 = Seccionador/fusível p/ manobra e proteção F1,2,3 = Fusíveis de proteção na distribuição F3,4,5 a F12,13,14 = Fusíves de retardo dos motores K1 a K5 = Contatores p/ manobra de motores F18 a F21 = Relés de sobrecarga para motores G1 = Partida suave Motores 54 / 58

55 Circuito de comando F21,F22,F23 = Fusíveis de proteção F7 = Contator auxiliar S2 = Chave de fim de curso partida F = Contator auxiliar do relé de sobrecarga S0 e S1 = botões de comando de impulso K6 = Relé de tempo e contatos temporizados K1,K2,K3 = Bobinas de contatores e contatos auxiliares H = Sinalização de regime de operação 55 / 58

56 NEXT! 56 / 58

57 Dúvidas ou curiosidades? 57 / 58

58 Obrigado! 58 / 58

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