CIRCUITOS DE COMANDOS ELÉTRICOS

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1 CIRCUITOS DE COMANDOS ELÉTRICOS Prof. Me. Ervaldo Garcia Jr. NORMAS TÉCNICAS A simbologia tem por objetivo estabelecer símbolos gráficos que devem ser utilizados para, em diagramas de circuitos eletroeletrônicos, representarem os componentes e a relação existente entre eles e também na esquematização de automatismos e ligações elétricas de qualquer natureza. As condições citadas nas normas são CONDIÇÕES MÍNIMAS a serem atendidas. 1

2 ABNT As normas da ABNT vem caracterizadas por um conjunto de letras ( NBR ) e números que as identificam. As letras NBR significam Normas BRasileiras, sendo que em termos de conteúdo, assim se apresentam: As NORMAS GERAIS, aplicadas às metodologias de instalação e de projeto. Por exemplo, a norma de INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO NBR As ESPECIFICAÇÕES, que indicam as condições técnicas a serem atendidas. Por exemplo, as condições técnicas que devem estar presentes num CABO DE COBRE ISOLADO COM PVC estão definidas na norma NBR 7288, para um nível de tensão entre 1kV e 6kV. Os MÉTODOS DE ENSAIO, que, como o próprio nome diz, definem os procedimentos normalizados a serem seguidos quando do ensaio de um componente ou equipamento, nos seus mais diversos aspectos: montagem do circuito ou do dispositivo de ensaio, instrumentação quanto a sua exatidão, temperatura de referência, altitude de referência, etc. As normas de SIMBOLOS GRÁFICOS e de SIMBOLOS LITERAIS informam como um componente deve ser identificado no seu esquema de ligação, tanto no desenho do símbolo quanto na letra que o deve caracterizar. 2

3 As normas de PADRONIZAÇÃO são necessárias em alguns casos de partes e componentes elétricos, para permitir a intercambialidade. Por exemplo: altura do eixo de motores, por grupo de potências. Em todas essas normas, existe o item DEFINIÇÕES, que contem a TERMINOLOGIA TÉCNICA a ser utilizada. Essa terminologia está intimamente ligada ao SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES DE MEDIDA SI, que contem as grandezas físicas, sua representação e as unidades de medida e suas abreviaturas e modo de redação. Portanto, sem entrarmos nesses enfoques, devemos ter presente a necessidade de conhecer detalhadamente, o SISTEMA SI. Para esclarecer dúvidas relativas a Unidades de Medida, consultar o Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial INMETRO. Normas Técnicas dos Principais Componentes Elétricos. IEC Equipamentos de manobra e de proteção em baixa tensão Especificações IEC Disjuntores IEC Seccionadores e seccionadores-fusível IEC Contatores de potência, relés de sobrecarga e conjuntos de partida. IEC Contatores auxiliares, botões de comando e auxiliares de comando. IEC Conectores e equipamentos auxiliares IEC Fusíveis para baixa tensão IEC Conjuntos de manobra e comando em baixa tensão NBR 5410 Instalações Elétricas de Baixa Tensão. NBR 5280 Símbolos Literais de Eletricidade 3

4 Terminologia Seccionadores. Dispositivo de manobra (mecânico) que assegura, na posição aberta, uma distância de isolamento que satisfaz requisitos de segurança especificados. Interruptor. Chave seca de baixa tensão, de construção e características elétricas adequadas à manobra de circuitos de iluminação em instalações prediais, de aparelhos eletrodomésticos e luminárias, e aplicações equivalentes. Contator. Dispositivo de manobra ( mecânico ) de operação não manual, que tem uma única posição de repouso e é capaz de estabelecer ( ligar ), conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, inclusive sobrecargas de funcionamento previstas. Disjuntor. Dispositivo de manobra ( mecânico ) e de proteção, capaz de estabelecer ( ligar ), conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, assim como estabelecer, conduzir por tempo especificado e interromper correntes em condições anormais especificadas do circuito, tais como as de curto-circuito. Fusível encapsulado. Dispositivo cujo elemento fusível é completamente encerrado num invólucro fechado, o qual é capaz de impedir a formação de arco externo e a emissão de gases, chama ou partículas metálicas para o exterior quando da fusão do elemento fusível, dentro dos limites de sua característica nominal. Relé ( elétrico ). Dispositivo elétrico destinado a produzir modificações súbitas e predeterminadas em um ou mais circuitos elétricos de saída, quando certas condições são satisfeitas no circuito de entrada que controlam o dispositivo. 4

5 Grandezas Elétricas Corrente nominal. Corrente cujo valor é especificado pelo fabricante do dispositivo. Corrente de curto-circuito. Sobrecorrente que resulta de uma falha, de impedância insignificante entre condutores energizados que apresentam uma diferença de potencial em funcionamento normal. Corrente de partida. Valor eficaz da corrente absorvida pelo motor durante a partida, determinado por meio das características corrente-velocidade. Sobrecorrente. Corrente cujo valor excede o valor nominal. Sobrecarga. A parte da carga existente que excede a plena carga. Capacidade de Interrupção. Um valor de corrente presumida de interrupção que o dispositivo é capaz de interromper, sob uma tensão dada e em condições prescritas de emprego e funcionamento, dadas em normas individuais. Resistência de contato. Resistência elétrica entre duas superfícies de contato, unidas em condições especificadas. 5

6 Graus de Proteção IP International Protection Dispositivos de Proteção Fusíveis Os fusíveis são dispositivos de proteção que, pelas suas características, apresentam destaque na proteção contra a ação de correntes de curtocircuito, podendo porém também atuar em circuitos sob condições de sobrecarga, caso não existam nesse circuito, dispositivos de proteção contra tais correntes, que são os relés de sobrecarga. 6

7 DIAZED São usados em circuitos de baixa potência e conectados através de porta-fusível com rosca. Podem ser de atuação rápida ou retardada. NH Usados em circuitos de alta potência e conectados por encaixe. São normalmente de atuação retardada. Fusível DIAZED 7

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11 Fusível NH 11

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13 Relés de Proteção contra Sobrecargas Origem das Sobrecargas: Rotor bloqueado Elevada freqüência de manobra Partida difícil ( prolongada ) Sobrecarga em regime de operação Falta de fase Desvio de tensão e de freqüência. Conceito de Sobrecarga A sobrecarga é uma situação que leva a um sobreaquecimento por perda joule, que os materiais utilizados somente suportam até um determinado valor e por tempo limitado. A determinação de ambas as grandezas é feita em Norma Técnica do referido produto. Portanto, a função do relé de sobrecarga é a de atuar antes que esses limites de deterioração sejam atingidos, garantindo uma VIDA ÚTIL apropriada aos componentes do circuito. Relé de Sobrecarga Bimetálico 13

14 Relé de Sobrecarga Eletrônico Características: Supervisão da temperatura, mesmo nas condições mais críticas: Característica de operação que permite ajustar as curvas características tempo de disparo x corrente de desligamento, de acordo com as condições de tempo de partida da carga. Perante rotor bloqueado, como a corrente circulante rapidamente se aproxima dos valores críticos para um sobreaquecimento, o controle pela corrente é mais rápido do que pelo termistor. 14

15 Dispositivos de Manobra Dispositivo de manobra - Dispositivo elétrico destinado a estabelecer ou interromper corrente, em um ou mais circuitos elétricos. SECCIONADOR-FUSÍVEL SOB CARGA. 15

16 SECCIONADOR. DISJUNTORES 16

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19 CARACTERÍSTICAS COMPARATIVAS FUSÍVEL-DISJUNTOR Ambos tem como maior e mais difícil tarefa, interromper a circulação da corrente de curtocircuito. 19

20 Contatores 20

21 Características: Elevado número de manobras; Tensão Nominal e Freqüência Nominal; Condições de carga; Tipo de Carga (resistiva ou indutiva); Regime de manobra da carga; Categoria de Emprego; 21

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23 Durabilidade ou Vida Útil Mecânica 10 a 15 milhões de manobras Elétrica Variável - função da freqüência de manobras da carga á qual o contator está sujeito, ao número total de manobras que o contator é capaz de fazer, a sua categoria de emprego e aos efeitos do arco elétrico, que dependem da tensão e da corrente elétrica. 23

24 Conclusões: Na escolha do contator adequado a uma instalação, e para evitar freqüentes trocas, temos que conhecer, alem da tensão, freqüência elétrica e tipo de carga (como vimos até aqui), também a freqüência de manobras, ou seja, o número de manobras por unidade de tempo (p.ex. manobras por hora) que a carga realiza. Na avaliação de qual o contator que melhor atende ao usuário, e além do seu custo, temos que saber, entre os contatores para nossa escolha, qual o que apresenta uma durabilidade adequada e relacionar essa durabilidade com o custo-benefício. Avaliar o que significa para o ciclo de trabalho da indústria, freqüentes substituições de componentes, ou seja, até que ponto essas prejudicam o ciclo produtivo. Exemplo - Apostila 24

25 Relés Mesmas características, considerações e princípio de funcionamento dos contatores; Utilizado em Baixas potências (circuitos de comando) DISPOSITIVOS AUXILIARES Botões Pulsadores Com Trava Contatos Fechador: Também chamado ligador ou normalmente aberto (ou NA ou do inglês NO), é mantido aberto por ação de uma mola e se fecha quando acionado. Abridor: Também chamado desligador ou normalmente fechado (ou NF, ou do inglês NC)é mantido fechado por ação de uma mola e se abre quando acionado. 25

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27 Sinalização Lâmpadas Buzinas Sirenes 27

28 Chaves de Posição ou Fim de Curso 28

29 Sensores Indutivos São utilizados para detectar a aproximação de peças metálicas. A detecção ocorre sem que haja o contato físico entre a face sensora do sensor e o acionador. 29

30 Distância Sensora Sa=0,81.Sn.k Dados Técnicos Gerais 30

31 Aplicações Aplicações 31

32 Capacitivos O Elemento Sensor é um capacitor cuja capacitância varia com a aproximação de qualquer material (orgânicos, plásticos, pós, líquidos, madeira, papeis, metais, etc). A detecção ocorre sem que haja o contato físico entre a face sensora do sensor e o acionador. 32

33 Aplicações Sensores Ópticos Baseiam-se no princípio da emissão, da reflexão e da recepção de luz. Dividem-se em duas categorias: os transmissivos (chaves óticas ou barreira) e os reflexivos (reflexão direta no objeto ou tipo espelho prismático). 33

34 Barreira Reflexão Difusa 34

35 Retro-Reflexão Aplicações 35

36 Aplicações Aplicações 36

37 Sensores Magnéticos Relés Temporizadores São classificados em dois tipos quanto ao princípio de funcionamento: Temporizados na ativação. Temporizados da desativação. 37

38 Relé Temporizado na Ativação Relé Temporizado na Desativação 38

39 Relés Contadores A1, A2 Bobina de Contagem R1, R2 Bobina de Reset Sensores Analógicos Sensores de Temperatura Termopares 39

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42 PT-100 Termoresistências Características - Sua faixa de utilização vai de -200 a 650 C conforme a Norma ASTM E1137 segundo a ITS-90, entretanto a Norma DIN IEC 751 de 1985 padronizou sua faixa de -200 a 850 C segundo a IPTS-68; - Em sua montagem convencional o bulbo de resistência é montado em uma bainha de aço inox, totalmente preenchida com óxido de magnésio, permitindo uma ótima condução térmica e protegendo o bulbo de qualquer impacto ou choques mecânicos. A interligação do bulbo é feita com fios de cobre, ou em montagens especiais com fios de prata ou de níquel, isolados entre si. 42

43 As Termoresistências são divididas em duas classes de precisão Classe A e Classe B, e seus desvios apresentados abaixo conforme a Norma ASTM E1137 (ITS-90) : ALGUMAS VANTAGENS DA TERMORESISTÉNCIA EM RELAÇÃO AO TERMOPAR: Dentro da sua faixa de utilização é muito mais precisa que o Termopar. Com as devidas interligações aos equipamentos adequados, pode ser ligada a qualquer distância. Para interligar ao instrumento são usados fios de cobre comum. São muito mais estáveis que os Termopares. Estando corretamente protegidas com tubos de proteção, poços, adaptam-se em qualquer ambiente. Sua curva de resistência ohmica/ temperatura é mais linear que os Termopares. 43

44 Termostatos 44

45 Sensores de Pressão Transmissores de Pressão Monitoramento Contínuo da pressão; A pressão é medida por meio de um transdutor piezoresistivo, que converte a força exercida pelo fluído sobre o diafragma em um sinal diretamente proporcional à sua intensidade e que é então enviado a um circuito eletrônico; Um sinal analógico de 4-20 ma (a 2 fios) é gerado pelo circuito, sendo proporcional ao valor da pressão. Apresenta invólucro e diafragma em Aço Inox, garantindo sua aplicação com os mais diversos tipos de fluídos. Aplicações Monitoramento da pressão em dutos de água Controle de válvulas atuadas através da saída 4-20 ma Proteção de bombas 45

46 Pressostatos Quadros de Comando 1º Exemplo: 46

47 2º Exemplo 3º Exemplo 47

48 4º Exemplo Esquemas de Comando 48

49 Esquemas de Comando Esquemas de Comando 49

50 Exercício Deseja-se partir um motor diretamente através do acionamento de um botão. O motor poderá ser desligado a qualquer momento pelo acionamento de um segundo botão. Deve ser prevista a sinalização de motor ligado e motor desligado. Elaborar os esquemas de força e de comando. 50