Instrumentação. Automação Básica

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1 Instrumentação Automação Básica

2 Automação Básica e Circuitos de Intertravamento e Alarmes SENAI ES, 1999 Trabalho realizado em parceria SENAI / CST (Companhia Siderúrgica de Tubarão) Coordenação Geral Evandro de Figueiredo Neto (CST) Robson Santos Cardoso (SENAI) Supervisão Rosalvo Marcos Trazzi (CST) Fernando Tadeu Rios Dias (SENAI) Elaboração Flavio Morais de Souza (SENAI) Aprovação Marcos Antônio R. Nogueira (CST) Wenceslau de Oliveira (CST) SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional do Espírito Santo CTIIAF Centro Técnico de Instrumentação Industrial Arivaldo Fontes Av. Marechal Mascarenhas de Moraes, 2235 Bento Ferreira Vitória ES CEP Telefone: (27) Telefax: (27) CST Companhia Siderúrgica de Tubarão Departamento de Recursos Humanos Av. Brigadeiro Eduardo Gomes, n 930, Jardim Limoeiro Serra ES CEP Telefone: (27)

3 1 NOÇÕES DE CIRCUITOS LÓGICOS Índice 1.1 Tópicos da álgebra de Boole Simplificação de circuitos lógicos Montagem de circuitos com condições estabelecidas 14 2 PRÍNCIPIO DE CONTROLE SEQUENCIAL E CIRCUITOS BÁSICOS 2.1 Controle sequêncial Circuito sequêncial Circuitos básicos 24 3 DIAGRAMAS DE COMANDO 3.1 Introdução Intertravamento de contatores Sistemas de partida de motores Comando de um contator por botões ou chaves Reversão de rotação de motor trifásico com contator Reversão de rotação de motor trifásico com contator e chaves fim de curso Partida com comutação automática estrela-triângulo de um motor Partida automática de motor trifásico com autotransformador Partida com motor de rotor bobinado com comutação de resistores Partida consecutiva de motores com relés temporizados Partida automática e frenagem eletromagnética de motor trifásico 62 4 O CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL 4.1 Surgimento do controlador programável Introdução da tecnologia de controladores lógico programáveis PLC s Arquitetura do controlador programável Programação do controlador programável 82 5 ARQUITETURA DIGITAIS E INTERFACE HOMEM-MÁQUINA 5.1 Introdução Sistema de aquisição de dados DAS Sistema supervisório de controle SPC Sistema de controle digital direto DDC Sistema de controle com controladores programáveis Sistema de controle digital distribuído SDCD 105

4 1 - NOÇÕES DE CIRCUITOS LÓGICOS TÓPICOS DA ALGEBRA DE BOOLE É uma técnica matemática que é usada quando consideramos problemas de natureza lógica. Em 1847, o matemático inglês George Boole desenvolveu leis básicas aplicadas em problemas de lógica dedutiva. Até 1938, isto se restringia ao estudo de matemática, quando então um cientista do Bell Laboratories, Claude Shammon, começou a utilizar tais leis no equacionamento e análise de redes com multicontatos. Paralelamente ao desenvolvimento dos computadores, a álgebra de Boole foi ampliada, sendo hoje ferramenta fundamental no estudo de automação. A álgebra de Boole utiliza-se de dois estados lógicos, que são 0 (zero) e 1(um), os quais, como se vê, mantém relação íntima com o sistema binário de numeração. As variáveis booleanas, representadas por letras, só poderão assumir estes dois estados: 0 ou 1, que aqui não significam quantidades. O estado lógico 0 representa um contato aberto, uma bobina desenergizada, uma transistor que não está em condução, etc.; ao passo que o estado lógico 1 representa um contato fechado, uma bobina energizada, um transistor em condução, etc Postulados e Teoremas Toda a teoria de Boole está fundamentada nos postulados e teoremas representados a seguir: a) se A = 0, se A = 1, A = 1; A = 0; b) 1+ 1 = = 0 c) = = 1 d) 1+ 0 = = = 1.0 = 0 e) A + 0 = A A.1 = A f) A + 1 = 1 A.0 = 0 g) A + A = A A.A = A h) A + A = 1 A.A = 0 CST 4 Companhia Siderúrgica de Tubarão

5 i) A = A j) A + B = B + A A.B = B.A k) A + (B + C) = (A + B) + C A.(B.C) = (A.B).C l) A + A.B = A A.(A + B) = A m) A + B.C = (A + B).(A + C) A.(B + C) = AB + A.C n) A + A.B = A + B A.(A + B) = A.B o) A + B = A.B A.B = A + B Circuitos Sequenciais a) Circuito Liga Na figura 1.1, temos a chave A e a lâmpada X. Quando a chave A está aberta ( estado 0 ), a lâmpada X está apagada ( estado 0 ). Quando a chave A está fechada ( estado 1 ), a lâmpada X está acesa ( estado 1 ). A equação deste circuito é A=X. Os possíveis estados de A e X são mostrados na tabela verdade 1.1. Figura 1.1 Tabela 1.1 b) Circuito Desliga ( NOT) Na figura 1.2a, temos a chave A e a lâmpada X. Quando a chave A está aberta ( estado 0 ), a lâmpada X está acesa ( estado 1 ). Quando a chave A está fechada ( estado 1 ), a lâmpada X está apagada ( estado 0 ). SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 5

6 A equação deste circuito é A = X. Os possíveis estados de A e X são mostrados na tabela 1.2. Esta lógica é, geralmente, realizada com contato normalmente fechado, como mostrado na figura 1.2b. Figura 1.2a Figura 1.2b Tabela 1.2 c) Circuito E (AND) Na figura 1.3 temos as chaves A e B em série e a lâmpada X. Somente quando ambas as chaves, A e B, estão ligadas ( estado 1 ), a lâmpada X está acesa ( estado 1 ). A equação deste circuito é A.B = X. Os possíveis estados de A, B e X são mostrados na tabela 1.3. Figura 1.3 Tabela 1.3 d) Circuito ou (OR) Na figura 1.4 temos as chaves A e B em paralelo e a lâmpada X. Quando uma das chaves, A ou B, ou ambas, estão fechadas ( estado 1 ), a lâmpada X está acesa (estado 1 ). A equação deste circuito é A + B = X. Os possíveis estados de A, B e X são mostrados na tabela 1.4. CST 6 Companhia Siderúrgica de Tubarão

7 Figura 1.4 Tabela 1.4 Apresenta-se no quadro abaixo um resumo de bloco lógicos básicos e algumas combinações comuns: SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 7

8 8 CST Companhia Siderúrgica de Tubarão

9 1.2 - SIMPLIFICAÇÃO DE CIRCUITO LÓGICOS Simplificação Utilizando a Álgebra de Boole Aplicando os postulados e teoremas da álgebra de Boole, podemos simplificar expressões, o que implica em simplificação de circuitos. Exemplo 01 : Simplificar o circuito da figura 1.5. Figura 1.5 Solução : A equação deste circuito é : L = A + (A + B).(A + B) L = A + (A + B).(A + B) = A + A.A + A.B + B.A + B.B = A + A.B + B.A = A + B.A = A + B A figura 06 representa o circuito simplificado. SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 9

10 Figura 1.6 Exemplo 02: Simplificar o circuito da figura 7. Solução : A equação deste circuito é : Onde : X = A + B e Y = A.B L = C.X + Y Figura CST Companhia Siderúrgica de Tubarão

11 L = C.X + Y = C.(A + B) + A.B = A.B.C + A + B = A + B.C + B = A + B + C A figura 08 representa o circuito simplificado. Figura Simplificação com Mapa de KARNAUGH Quando utilizamos os teoremas e postulados Booleanos para simplificação de uma circuito lógico qualquer não podemos afirmar, que a equação resultante está na sua forma minimizada. Existem métodos de mapeamento de circuitos lógicos, que possibilitam a minimização de expressões com N variáveis. Um desse métodos é a utilização do mapa de KARNAUGH e é indicado para minimização de até 4 variáveis. CST 11 Companhia Siderúrgica de Tubarão

12 Exemplo 1 : Simplificar o circuito da figura 1.9. Solução: Figura 1.9 Figura 1.10 A equação deste circuito é : L = A.B + A.B + A. B Marcamos no mapa de Karnaugh, figura 1.11, as regiões correspondentes a cada parcela da equação do circuito. Figura 1.11 Tomamos o menor número de pares de parcelas vizinhas. A mesma região pode pertencer a pares diferentes. As regiões 1 ( parcela A ) e 2 ( parcela B) correspondem à simplificação do circuito que é : L = A + A figura 1.10 representa o circuito simplificado. B CST 12 Companhia Siderúrgica de Tubarão

13 Exemplo 2: Simplificar o circuito da figura 1.12 Figura 1.12 Figura 1.13 Solução : A equação deste circuito é : L = A.B + B.C + C.(A + A.B) = A.B + B.C + C.A + A.B.C No mapa de KARNAUGH, figura 1.14, marcamos : Figura 1.14 Tomamos o menor número de quadras vizinhas. As regiões 1 (parcela A), 2 (parcela B) e 3(parcela C) correspondem à simplificação do circuito que é: L = A + B + C A figura 1.13 representa o circuito simplificado. SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 13

14 1.3 MONTAGEM DE CIRCUITOS COM CONDIÇÕES ESTABELECIDAS Método da Soma de Produtos Devemos inicialmente preencher a tabela verdade nas condições do problema. Somam-se os produtos das entradas onde se tem a saída no estado 1, sendo que as variáveis de entrada no estado 0 são barradas. A equação assim obtida é a solução do circuito. Exemplo : Montar o circuito que contém 3 chaves A,B e C e uma lâmpada na seguinte condição: quando pelo menos duas chaves estiverem ligadas, a lâmpada estará acesa. Figura 1.15 Figura 1.16 Solução: As saídas Então : 1,2,3 e 4 da tabela verdade, figura 1.15, atendem às condições do problema. L = A.B.C + A.B.C + A.B.C + A.B.C No mapa de KARNAUGH, figura 16, marcamos : Região V1, parcela Região V2, parcela Região V3, parcela Região V4, parcela A.B. C A.B. C A.B. C A.B. C CST 14 Companhia Siderúrgica de Tubarão

15 tomamos o menor número de duplas vizinhas. As regiões 1 ( parcela A.B), 2 (parcela B.C) e 3 ( parcela C.A), correspondem à simplificação do circuito que é : L = A.B + B.C + C.A A figura 1.17 representa o circuito simplificado. Figura 1.17 SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 15

16 2 PRINCÍPIO DE CONTROLE SEQUENCIAL E CIRCUITOS BÁSICOS 2.1 CONTROLE SEQUENCIAL O controle sequencial é o comando passo a passo de uma série de eventos no tempo e numa ordem predeterminada Exemplo Como exemplo de controle sequencial, um processo industrial de aquecimento é mostrado na figura 2.1. Temos que : a) encher o tanque com matéria-prima até certo nível; b) aquecer o conteúdo do tanque, com uso de vapor, agitando o conteúdo atá certa temperatura; c) dar vazão à matéria aquecida. A operação descrita acima é executada manualmente nesta sequência : 1- abrir a válvula manual V 1 para que a matéria prima chegue ao tanque; 2- fechar V 1 quando a matéria prima atingir certo nível marcado pelo indicador L ; 3- abrir a válvula manual V 2 para aquecimento com passagem de vapor pelo tubo e ligar o motor M fazendo girar o homogenizador, para agitar a matéria; 4- quando a indicação do termômetro TH atingir certo valor, interromper a passagem de vapor fechando V 2 e parar a agitação desligando o motor M ; 5- dar vazão à matéria aquecida. CST 16 Companhia Siderúrgica de Tubarão

17 6- Quando o tanque esvaziar, fechar V 3. Os passos de 1 a 6 são repetidos quantas vezes forem necessárias. Este processo pode ser realizado automaticamente, figura 2.2, nesta sequência : 1- Apertando-se a botoeira de partida, o processo irá iniciar com a abertura da válvula solenóide VS 1, e a matéria prima chegará ao tanque. 2- Quando for atingido certo nível de matéria, a válvula solenóide VS 1 irá fechar devido à atuação do sensor de nível SN. 3- Fechando-se a válvula solenóide VS 1, a chave de fluxo CFC 1 irá abrir a válvula solenóide VS 2 para aquecimento com passagem de vapor e também ligar o motor M do homogenizador para agitar a matéria. 4- Quando a matéria atingir certa temperatura, a válvula solenóide VS 2 irá fechar, e o motor M irá parar devido à atuação do sensor de temperatura ST. 5- Fechando-se a válvula solenóide VS 2, a chave de fluxo CFC 2 irá abrir a válvula solenóide VS 3, dando vazão à matéria e acionando um temporizador. 6- Após certo tempo, a válvula solenóide VS 3, irá fechar e acionará a chave fluxo CFC 3, que fará abrir a válvula solenóide VS 1, recomeçando o processo. Este processo será interrompido apertando-se a botoeira de parada quando a válvula solenóide VS 3 estiver terminando de fechar. Um número predeterminado de execuções do processo pode ser conseguido usando-se um contador. SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 17

18 2.1.2 Características do controle sequencial O controle sequencial tem as seguintes características : a) do sinal de entrada até o de saída a sequência de operações obedece uma ordem predeterminada; b) durante a execução da sequência, o sinal de controle é transmitido obedecendo certas condições; c) o passo seguinte é executado dependendo do resultado anterior; Geralmente, o controle sequencial é o mais conveniente, indicado e utilizado em operações de atuação passo a passo, como, por exemplo, partida-parada, modificar condição de execução de manual para automático, etc Diagrama de Blocos Na figura 2.3 é mostrado o diagrama de blocos do comando sequencial. 1) Um dispositivo de comando é acionado por um operador; 2) Um sinal é transmitido para o dispositivo de processo que irá atuar de maneira predeterminada. 3) O sinal de detecção, que significa a condição de processo, é enviado aos dispositivos de sinalização; 4) Um sinal de controle, resultante de um sinal de processo e/ou detecção, é transmitido ao dispositivo de final de controle; 5) O sinal transmitido do dispositivo de final de controle atua sobre o dispositivo controlado; 6) Com a atuação dos dispositivos controlados, a variável controlada atinge uma condição predeterminada, e os dispositivos sensores e de proteção atuam. 7) Um sinal de detecção, que significa condição da variável controlada, é enviado aos dispositivos de sinalização e/ou aos de processo, para a próxima sequência de operações. 8) Os dispositivos de sinalização indicam as condições de processo e da variável controlada ao operador. Dependendo do resultado dessa sinalização, o operador poderá acionar o dispositivo de comando quando necessário. CST 18 Companhia Siderúrgica de Tubarão

19 2.2 CIRCUITO SEQUENCIAL Figura Conceito É um circuito lógico cujos valores de saída, num determinado instante, dependem tanto dos valores de entrada quanto do estado interno do dispositivo nesse instante, e cujo estado interno depende do valores de entrada imediatamente precedente. A denominação se deve ao fato de a sequência das mudanças das entradas influir no comportamento do circuito Análise de circuito O funcionamento de um circuito sequencial pode ser analisado através do diagrama de tempo ou do diagrama de transição. SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 19

20 Exemplo : Equações : d d d = b h = d 1 0 = b 1 = (d 1.d + d 2.d 3 3 ).d 2 O funcionamento do circuito da figura 2.4 é mostrado nos diagramas de tempo (figura 2.5a e 2.6a) e de transição (figura.2.5b e 2.6b). a) Com acionamento de b 0 em primeiro lugar: CST 20 Companhia Siderúrgica de Tubarão

21 OBSERVAÇÃO: No diagrama de transição, a indicação de um passo sem círculo representa um estado transitório. Por exemplo, na figura 2.5b, na posição 4, o relé d 3 está na energização e em 1 está na desenergização. Na mesma figura as indicações 1 e 0 significam lâmpada h acesa e apagada, respectivamente. b) Com acionamento de b 1 em primeiro lugar: Comparando os procedimento descritos anteriormente, verifica-se que a lâmpada h acendese somente quando b 0 é acionado em primeiro lugar Montagem de circuito com condições estabelecidas O circuito é montado a partir da equação que pode ser obtida do diagrama de tempo ou do diagrama de transição, com condições estabelecidas. Exemplo : Montar um circuito que contém duas botoeiras b 0 e b 1, um contador auxiliar d e uma lâmpada h, de modo que : 1 quando se apertar a botoeira b 1, a lâmpada h se acenda e permaneça acesa; 2 quando se apertar a botoeira b 0, a lâmpada h se apague e permaneça apagada; 3 quando se apertar as duas botoeiras b 0 e b 1 juntas, a lâmpada h permaneça acesa. SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 21

22 Usando-se o diagrama de tempo da figura2.7. No diagrama de tempo temos : Passo 1 - o circuito não se altera; Passo 2 - aciona-se b 1, energizando d, e a lâmpada h se acende; Passo 3 - libera-se b 1, e a lâmpada h permanece acesa; Passo 4 - aciona-se b 0, desenergizando d, a lâmpada h se apaga e permanece apagada. Quando b 0 é liberado, o circuito volta à condição inicial. ou Passo 1 - o circuito não se altera; Passo 2 - aciona-se b 1, energizando d, e a lâmpada h se acende; Passo 3 - com b 1 acionado, aciona-se b 0 e a lâmpada h permanece acesa; Passo 4 - libera-se b 1 com b 0 ACIONADO, e a lâmpada h se apaga e permanece apagada. Quando b 0 é liberado, o circuito volta à condição inicial. Para se obter a equação do circuito, procede-se da seguinte maneira : 1 Na sequência Nesta sequência, o sinal que atua o relé d ( passo 2 ) é retirado, enquanto este está atuando (passo 3), sendo necessário neste caso a retenção. A equação de d é : condição inicial de condição de retenção d = +. d atuação do relé"d" do relé"d" Considera-se a condição inicial de atuação do relé ( no passo 2), que é b 0. b 1, e a seguir considera-se a condição de retenção do relé d (no passo 3), que é CST 22 Companhia Siderúrgica de Tubarão

23 b0. b 1 Assim, a equação do relé d ( nos passos 2 e 3) é d = b0.b1 + b0.b1.d Observação : Todas as condições existentes para o relé, tanto inicial como todos os passos de retenção, devem ser consideradas. 2 Na sequência Nesta sequência, o sinal que atua o relé d se mantém enquanto este está atuando e, neste caso, a equação de d é : d = (todas as condições de atuação do relé) conforme se tem acima ( nos passos 2 e 3) d = b = 0.b1 + b0.b1 = b1(b0 + b0 ) b1 Considerando todas as condições, tem-se: d = b d = b (1 + b ) + b.b.d d = b 1 d = b b 1 + b.b.d + b + b.b.d + b d A configuração do circuito é mostrada na figura 2.8 SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 23

24 2.3 CIRCUITOS BÁSICOS A seguir são mostrados alguns circuitos básicos de comando e acionamento elétrico Circuito de Retenção Nos circuitos da figura 2.9, apertando-se a botoeira b 1, a bobina do contator d é energizada, fazendo fechar os contatos de retenção d como também o contato d para a lâmpada e esta se acende. Liberando-se a botoeira b 1, a bobina mantém-se energizada, e a lâmpada h permanece acesa. Quando se apertar a botoeira b 0, a bobina será desenergizada, fazendo abrir os contatos de retenção para a lâmpada h, e esta se apaga. Libera-se b 0, a lâmpada permanece apagada e o circuito volta à condição inicial. Figura 2.9 CST 24 Companhia Siderúrgica de Tubarão

25 Quando apertar as duas botoeiras b 0 e b 1 ao mesmo tempo, no circuito da figura 2.9a, a lâmpada h não se acende, porque a botoeira b 0 tem preferência na desenergização, e no circuito da figura 2.9b a lâmpada h se acende, porque a botoeira b 1 tem preferência na energização Circuito de Intertravamento Nos circuitos da figura 2.10, apertando-se a botoeira b 12 (ou b 13 ), a bobina do contator d 1 (ou d 2 ) é energizada, impossibilitando a energização da outra, e não deixando energizar as duas ao mesmo tempo, porque estão intertravadas. Figura 2.10 Quando se apertar as duas botoeiras b 12 e depois b 13, no circuito da figura 2.10(a), que tem intertravamento mecânico, com os contatos normalmente fechados das botoeiras conjugadas, as lâmpadas não se acendem, e, no circuito da figura 2.10(b), o intertravamento é elétrico com os contatos normalmente fechados dos contatores. Neste caso, a lâmpada h 12 se acende e h 13 não se acende. Na figura 2.11 é mostrado um circuito com retenção (selo) e intertravamento elétrico. Figura 2.11 SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 25

26 Apertando-se a botoeira b 12 (ou b 13 ) a bobina do contator d 1 ( ou d 2 ) é energizada, o contato de selo d 1 (ou d 2 ) fecha-se mantendo a energização, o contato de intertravamento de d 1 (ou d 2 ) ligado em série com d 2 (ou d 1 ) impossibilita a energização das duas bobinas ao mesmo tempo. Para se energizar a bobina d 2 (ou d 1 ) é necessário apertar a botoeira b 0, desenergizando a bobina d 1 (ou d 2 ) antes de apertar b 13 (ou b 12 ). Neste circuito, quando se apertar b 12 e b 13 ao mesmo tempo, os dois contatores serão energizados instantaneamente até que um dos contatos de intertravamento abra. Na figura 2.12 são mostrados os circuitos de intertravamento mecânico e elétrico que oferecem maior segurança pela sua constituição. Figura 2.12 Quando a bobina do contator d 1 (ou d 2 ) estiver energizada, para se energizar a bobina do contator d 2 (ou d 1 ) no circuito da figura 2.12(a), é necessário primeiro apertar a botoeira b 0 e depois b 13 (ou b 12 ), ao passo que, no circuito da figura 2.12(b), não há necessidade de tal procedimento, porque, apertando-se b 13 (ou b 12 ), a bobina do contator d 1 (ou d 2 ) é desenergizada pelo contato de intertravamento da respectiva botoeira. CST 26 Companhia Siderúrgica de Tubarão

27 2.3.3 Circuito de Prioridade a) Primeira ação Este circuito, figura 2.13, permite energizar somente o contator atuado em primeiro lugar. Figura 2.13 b) Última ação Este circuito, figura 2.14, permite a energização do contator acionado em último lugar. Figura 2.14 SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 27

28 c) Primeiro lugar Este circuito, figura 2.15, permite a energização de qualquer contator em primeiro lugar. A seguir, só é possível a energização de um contator anterior, na sequência. Figura 2.15 d) Sequência Este circuito, figura 2.16, só permite a energização dos contatores em sequência, a partir do primeiro. Figura 2.16 CST 28 Companhia Siderúrgica de Tubarão

29 2.3.4 Circuito Temporizado a) Liga retardado No circuito da figura 2.17(a), quando a chave seccionadora a é acionada, a lâmpada h se acende depois de um certo tempo t, ajustado no temporizador d. Liberando-se a chave a, a lâmpada h se apaga no mesmo instante. O circuito da figura 2.17(b) tem a mesma função do anterior, sendo que o acionamento é por botoeiras. Os diagramas de tempo são mostrados para cada circuito, respectivamente. Figura 2.17 SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 29

30 b) Desliga retardado No circuito da figura 2.18(a), quando a chave seccionadora a é acionada, a lâmpada h acende-se no mesmo instante. Liberando-se a chave a, após um certo tempo t, ajustado no temporizador d 2, a lâmpada h se apaga. O circuito da figura 2.18(b) tem a mesma função do anterior, sendo que o acionamento é por botoeiras. Os diagramas de tempo são mostrados para cada circuito, respectivamente. Figura 2.18 c) Liga-desliga retardado No circuito da figura 2.19(a), quando a chave seccionadora a é acionada, depois de um certo tempo t, ajustado no temporizador d 1, a lâmpada h acende-se. Liberando-se a chave seccionadora a, depois de um certo tempo t 2, ajustado no temporizador d 2 a lâmpada h se apaga. O circuito da figura 2.19(b) tem a mesma função do anterior, sendo que o acionamento é por botoeiras. Os diagramas de tempo são mostrados para cada circuito, respectivamente. CST 30 Companhia Siderúrgica de Tubarão

31 Figura 2.19 d) Ação temporizada No circuito da figura 2.20(a), quando a chave seccionadora a é acionada, a lâmpada h se acende no mesmo instante e se mantém acesa durante um certo tempo t, ajustado no temporizador d. O circuito figura 2.20(b) tem a mesma função do anterior, sendo que o acionamento é por botoeiras. Os diagramas de tempo são mostrados para cada circuito, respectivamente. Figura 2.20 SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 31

32 e) Liga retardado com ação temporizada No circuito da figura 2.21(a), quando a chave seccionadora a é acionada, após um certo t 1, ajustado no temporizador d 1, a lâmpada h se acende e se mantém acesa durante um certo tempo t 2, ajustado no temporizador d 2. O circuito da figura 2.21(b) tem a mesma função do anterior, sendo que o acionamento é por botoeiras. Os diagramas de tempo são mostrados para cada circuito, respectivamente. f) Ação liga-desliga (pisca-pisca) Figura 2.21 No circuito da figura 2.22(a), quando a chave seccionadora a é acionada, a lâmpada h se acende no mesmo instante e se mantém acesa durante um certo tempo t 1, ajustado no temporizador d 1, e se mantém apagada durante um certo tempo t 2, ajustado no temporizador d 2. A lâmpada h se mantém nesses estados, acesa e apagada, até que a chave seccionadora a seja liberada. O circuito da figura 2.22(b) tem a mesma função do anterior, só que o acionamento é por botoeiras. Os diagramas de tempo são mostrados para cada circuito, respectivamente. CST 32 Companhia Siderúrgica de Tubarão

33 g) Retenção retardada Figura 2.22 No circuito da figura 2.23(a), para a lâmpada h se acender, a botoeira b 1 deve ficar acionada durante um tempo superior ao tempo t, ajustado no temporizador d 1. Caso contrário, a lâmpada h não se acende. O diagrama de tempo do circuito é mostrado na figura 2.23(b). Figura 2.23 SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 33

34 3 DIAGRAMAS DE COMANDO 3.1 INTRODUÇÃO Os diagramas elétricos têm por finalidade representar claramente os circuitos elétricos sob vários aspectos, de acordo com os objetivos : - funcionamento sequencial dos circuitos; - representação dos elementos, suas funções e as interligações conforme as normas estabelecidas; - permitir uma visão analítica das partes do conjunto; - permitir a rápida localização física dos elementos Tipos de diagrama Diagrama tradicional ou multifilar completo É o que representa o circuito elétrico da forma como é realizado. É de difícil interpretação e elaboração, quando se trata de circuitos mais complexos ( figura 3.1). Figura 3.1 CST 34 Companhia Siderúrgica de Tubarão

35 Para a interpretação dos circuitos elétricos, três aspectos básicos são importantes, ou seja: - os caminhos da corrente, ou os circuitos que se estabelecem desde o início até o fim do processo de funcionamento; - a função de cada elemento no conjunto, sua dependência e interdependência em relação a outros elementos; - a localização física dos elementos. Em razão das dificuldades apresentadas pelo diagrama tradicional, esses três aspectos importantes foram separados em duas partes, representadas pelo diagrama funcional e pelo diagrama de execução ou de disposição. Na primeira parte, os caminhos da corrente, os elementos, suas funções, interdependência e sequência funcional são representados de forma bastante prática e de fácil compreensão (diagrama funcional) figuras 3.2 e 3.3. Figura 3.2 Figura 3.3 SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 35

36 Na Segunda parte temos a representação, a identificação e a localização física dos elementos (diagrama de execução ou de disposição ) figura 3.4. Figura 3.4 Assim, o funcional se preocupa com os circuitos, elementos e funções; o de disposição, com a disposição física desses elementos. Combinando-se esses dois tipos, os objetivos propostos são alcançados de maneira prática e racional. O diagrama de execução pode apresentar também o circuito de força Identificação dos componentes no diagrama funcional Os componentes no diagrama são representados conforme a simbologia adotada e identificados por letras e números ou símbolos gráficos. Identificação por letras e números: CST 36 Companhia Siderúrgica de Tubarão

37 Identificação por símbolos gráficos: Dessa forma, os retângulos ou círculos simbolizam os componentes, e as letras C 1, C 2, C 3 ou L, Y e indicam, respectivamente, um determinado contator que está localizado no circuito de potência. A letra L e os símbolos Y e indicam sua função que pode ser : L corresponde à linha, Y corresponde à ligação estrela, corresponde à ligação triângulo. Da mesma forma, as indicações C 1, C 2, e C 3, etc, correspondem a contatores cujas funções serão conhecidas pelo diagrama de potência ( figuras 3.5 à 3.7). SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 37

38 CST 38 Companhia Siderúrgica de Tubarão

39 3.1.3 Identificação Literal de Elementos EXEMPLOS NORMAS VDE SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 39

40 CST 40 Companhia Siderúrgica de Tubarão

41 3.2 INTERTRAVAMENTO DE CONTATORES É um sistema elétrico ou mecânico destinado a evitar que dois ou mais contatores se fecham, acidentalmente, ao mesmo tempo provocando curto-circuito ou mudança de sequência de funcionamento de um determinado circuito. Figura Intertravamento Elétrico a) Por contatos auxiliares do contator : Neste processo é inserido um contator auxiliar tipo NF (normalmente fechado) de um contator do circuito de comando, que alimenta a bobina de outro controlador. Deste modo, faz-se com que o funcionamento de um dependa do outro ( figura 3.8). SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 41

42 b) Por botões conjugados : Neste processo, os botões são inseridos no circuito de comando de forma que, ao ser acionado para comandar um contator, haja a interrupção do outro ( botão b 1, fechador(contato normalmente aberto - NA) de C 1, conjugado com b 1, abridor(nf) de C 2, e b 2, fechador de C 2, conjugado com b 2, abridor de C 1 ). OBS.: Quando possível, devem-se usar os dois processos ( a e b) de intertravamento Intertravamento Mecânico por balancim Neste processo é colocado nos contatores um dispositivo mecânico, composto por um apoio e uma régua ( balancim). Esse balancim faz intertravamento dos contatores. Quando um contator é acionado, atua sobre um extremo de régua, fazendo com que a outra extremidade impeça o acionamento do outro contator. Este processo é muito usado, quando a corrente é bastante elevada e há possibilidade de soldagem dos contatos. Figura 3.9 CST 42 Companhia Siderúrgica de Tubarão

43 3.3 - SISTEMA DE PARTIDA DE MOTORES TRIFÁSICOS As partidas de motores trifásicos podem ser diretas, estrela-triângulo, com compensadores ou ainda por resistências rotóricas (Motor Rotor Bobinado). A instalação desses sistemas obedece critérios técnicos e legais, de acordo com as normas da ABNT para instalações de baixa tensão. Potência do motor Conforme a região do país, cada fornecedor de energia elétrica permitirá a partida direta de motores de determinada potência. Quando for necessário um dispositivo de partida com tensão reduzida ou corrente reduzida, o sistema será determinado pela carga, conforme as possibilidades ou características. Considerando-se as possibilidades, o motor pode partir a vazio até a plena rotação, e sua carga deve ser incrementada paulatinamente, até o limite nominal. Tipo de carga Quando as condições da rede exigirem partida com tensão ou corrente reduzida, o sistema será determinado pela carga, conforme as possibilidades ou tipo de carga. a) Considerando-se as possibilidades, o motor pode partir a vazio até a plena rotação, e sua carga incrementa até o limite nominal. Exemplos: Serra circular, torno ou compressor que deve partir com as válvulas abertas. Neste caso, a partida pode ser em estrela-triângulo. b) O motor deve partir com carga ou com um conjugado de resistente em torno de 50%. Exemplos: Calandras, bombas, britadores. Neste caso, emprega-se a chave compressora, utilizando-se os taps de 65% ou de 80% de transformador. c) O motor deve partir com rotação controlada, porém com torque bastante elevado. Exemplos: Pontes rolantes, betoneiras, máquinas de off-set. Neste caso, utiliza-se o motor rotor bobinado Comparação entre sistemas de partida Partida direta Na partida direta à plena tensão, o motor de rotor gaiola pode partir à plena carga e com a corrente elevando-se de 5 a 6 vezes à nominal, conforme o tipo e número de pólos. De acordo com o gráfico da figura 3.10, a corrente de partida (curva a ) é igual a 6 vezes a SENAI Departamento Regional do Espirito Santo 43

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