Professor: Cleyton Ap. dos Santos. E mail:

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1 Professor: Cleyton Ap. dos Santos E mail: [email protected]

2 Tipos de alimentação A energia elétrica para chegar ao consumidor final passa por 3 etapas: geração, transmissão e distribuição. Fig. 1 Sistema de geração, transmissão e distribuição de energia

3 Sistemas Trifásicos Sistema de geração, distribuição e transmissão de energia são trifásicos. Fig. 2 a ) Esquema gerador trifásico. b ) Geradores senoidais defasados em 120

4 Sistemas Trifásicos Fig. 3 a ) Gráfico Senoidal. b ) Gráfico Vetorial

5 Sistemas Trifásicos Transformadores Normalmente os transformadores do sistema de distribuição possui o primário ligado em Δ eosecundário ligado em Y. Fig. 4 Transformador Sistema de distribuição.

6 Sistemas Trifásicos Transformadores Afiguraabaixoilustraosecundáriodotransformador ligado em Y, tanto para circuitos industriais como residenciais. Tensões nominais usuais Vf (V) (VL) Fig. 5 Secundário transformador Sist. Dist. Ligado em (Y)

7 Motores Elétricos Vídeo Princípio Motor Elétrico.mp4 As funções principais do controle de um motor são: partida, parada, direção de rotação, regulação da velocidade, limitação da corrente de partida, proteção mecânica, proteção Elétrica, etc. Os motores elétricos podem ser trifásicos ou monofásicos.

8 Motores Elétricos Construção Fig. 6 Construção do motor elétrico trifásico. Cortesia WEG

9 Motores Elétricos Potência Mecânica Potência mecânica do motor é dada em kw, CV ou HP, de modo que:

10 Motores Elétricos Potência Mecânica Exemplos 1 ) Determine a potencia mecânica em Watts para um motor de 30HP 2 ) Determine a potencia mecânica em Watts para um motor de 10CV

11 Motores Elétricos Monofásicos Potência Mecânica Para cálculo da potencia mecânica de motores monofásicos utilizamos a seguinte equação: Onde: Pmec = Potência do motor [W] n = rendimento do motor (dado de placa) V = Tensão de Alimentação [V] = fator de potência do motor (dado de placa)

12 Motores Elétricos Monofásicos Potência Mecânica exemplo Determine a corrente de um motor elétrico monofásico sabendo que: P = 5 CV n = 76 % V = 220V = 0,8

13 Motores Elétricos Trifásicos Potência Mecânica Para cálculo da potencia mecânica de motores trifásicos utilizamos a seguinte equação: Onde: Pmec = Potência do motor [W] n = rendimento do motor (dado de placa) V = Tensão de Alimentação [V] = fator de potência do motor (dado de placa)

14 Motores Elétricos Monofásicos Potência Mecânica exemplo Determine a corrente de um motor elétrico trifásico sabendo que: P = 5 CV n = 76 % V = 220V = 0,8

15 Motores Elétricos Potência Mecânica Exercícios 1 ) Determine a corrente de um motor elétrico trifásico sabendo que: P = 50 CV ; n = 85 % ; V = 220V = 0,85 2 ) Determine a corrente de um motor elétrico trifásico sabendo que: P = 50 CV ; n = 85 % ; V = 440V = 0,85 3 ) Determine a corrente de um motor elétrico monofásico sabendo que: P = 3 CV ; n = 90 % ; V = 220V = 0,88

16 Motores Elétricos Fator de serviço Alguns motores possuem o que chamamos de FS (fator de serviço) maior do que 1. O fator de serviço é um parâmetro que trata da capacidade de suportar sobrecargas contínuas. Essa característica melhora o desempenho do motor em condições desfavoráveis, porém caso ela seja maior do que 1, deve ser considerada nos cálculos de corrente.

17 Motores Elétricos Fator de serviço Onde: It = corrente total FS = fator de serviço I = corrente de cálculo pelas formulas anteriores Quando temos um fator de serviço igual a 1 (FS=1) significa que o motor não foi projetado para funcionar acima de sua potencia nominal.

18 Motores Elétricos Fator de serviço Exemplo Calcule a corrente de um motor trifásico operando em potência máxima (considerando fator de serviço). Dados: P = 20CV V=380V n=0,89 FS=1,15 = 0,86

19 Motores Elétricos Trifásicos Partida Um motor só começa a girar quando o momento de carga a ser vencido quando parado for menor do que seu conjugado. As correntes de partida dos motores elétricos é da ordem de 7 vezes a corrente nominal. A corrente de partida é determinada pelo dado de placa (Ip/In)

20 Motores Elétricos Trifásicos Fechamento a ) b ) Fig. 7 Fechamento de motores elétricos trifásicos. a ) 6 Terminais. b ) 12 Terminais. OBS: Para inversão de rotação é necessário inverter duas fases

21 Motores Elétricos Monofásicos Fechamento Fig. 8 Fechamento de motores elétricos monofásicos.

22 Motores Elétricos Trifásico Placa de identificação Fig. 9 Placa de identificação motor. Cortesia WEG.

23 Motores Elétricos Variação da velocidade A equação abaixo mostra a velocidade síncrona do motor. Onde: Ns = Velocidade síncrona em RPM f = frequência de operação p = número de polos (dado construtivo do motor)

24 Motores Elétricos Variação da velocidade Observa se a partir da equação anterior que a única forma de alterar a velocidade do motor é alterando a frequência aplicada a ele. O equipamento utilizado nas industrias para alterar a rotação do motor através da frequência é o inversor de frequência. Os motores elétricos nunca atingem a velocidade síncrona, o termo técnico utilizado para a diferença da velocidade síncrona e a velocidade real é o Escorregamento.

25 Motores Elétricos Dimensionamento de condutores Para dimensionamento dos condutores primeiro temos que conhecer a corrente nominal do motor. Com o auxilio da tabela seguinte, determina se qual condutor deverá ser utilizado.

26 Motores Elétricos Dimensionamento de condutores Tab. 1 Capacidade de condução de corrente PVC/70 C Cobre

27 Motores Elétricos Dimensionamento de condutores Exemplo Dimensionar os cabos de cobre (PVC/70 C) para alimentar um motor trifásico de 25CV; 440 V. Dados: n=0,89 FS=1,15 = 0,86

28 Motores Elétricos Dimensionamento de condutores Exercícios 1 ) Dimensionar os cabos de cobre (PVC/70 C) para alimentar um motor monofásico de 3 CV ; n = 85 % ; V = 220V =0,85;FS=1. 2 ) Dimensionar os cabos de cobre (PVC/70 C) para alimentar um motor trifásico de 50 CV ; n = 80 % ; E = 440V =0,88;FS=1,1.

29 Proteção Elétrica A NBR 5410 prescreve que todo circuito deve ser protegido por dispositivos que interrompam a corrente elétrica em caso de cuto circuito ou sobrecarga. a ) Curto circuito: Ligação acidental de condutores sob tensão. No sistema trifásico ele pode ocorrer entre fases, ou entre uma fase e terra (ou neutro). Nessa situação a tensão entre os condutores em curto cai a níveis próximos de zero volts, e a corrente tende ao infinito.

30 Proteção Elétrica a ) Sobrecarga: Difere do curto circuito pelas amplitudes das grandezas no fenômeno. A sobrecarga resulta em uma sobrecorrente, que não tende ao infinito, porém assume valores acima da corrente nominal da carga. A tensão de alimentação, na sobrecarga não cai a zero como no curto circuito.

31 Proteção Elétrica Curto circuito Fusíveis A proteção indicada para o curto circuito é o fusível. Para o caso de motores eles devem ser do tipo g. Este tipo de fusível possui um retardo, que impede sua queima na partida do motor. As formas construtivas mais comuns dos fusíveis aplicados aos motores são do tipo D e NH. O tipo D pode ser utilizado para uso industrial ou residencial, o NH apenas industrial

32 Proteção Elétrica Curto circuito Fusíveis Fig 10. Fusíveis NH Fig 11. Fusíveis Diazed

33 Proteção Elétrica Curto circuito Fusíveis Os fusíveis tipo g são caracterizados por: Corrente nominal (corrente de trabalho normal que deve circular pelo fusível) Tensão máxima de operação Capacidade de interrupção (máxima corrente pela qual o fusível pode garantir a interrupção, geralmente, a unidade é o ka Kiloampere.)

34 Proteção Elétrica Curto circuito Fusíveis Como todo componente elétrico, o comportamento do fusível é expresso através de uma curva característica. Fig 12. Curvas para fusíveis tipo g

35 Proteção Elétrica Fusíveis Dimensionamento Para dimensionar os fusíveis necessitamos de duas constantes: K e Ip/In. A constante K pode ser obtida através da tabela abaixo: Irb (A) K Irb < 40 0,5 40 < Irb < 500 0,4 Irb > 500 0,3 Tab. 2 Tabela para determinação constante K

36 Proteção Elétrica Fusíveis Dimensionamento O fator Irb é a corrente de rotor bloqueado. A razão Ip/In é a razão entre a corrente de pico e a nominal. A capacidade do fusível será dada por: In=Irb*K

37 Fusíveis Dimensionamento Exemplo Especificar um fusível NH para proteção contra curto circuitos nas seguinte condições: Dados: In = 30A Ip/In = 7

38 Fusíveis Dimensionamento Exemplo Como Ip/In é igual a 7, teremos: Ip=7xIn: Corrente de rotor bloqueado Ip=Irb=7X30=210A Consultando a tabela 2 teremos: 210 está entre 40 e 500 (40<210<500), portanto K=0,4. In(fusível) = 0,4 x 210 = 84A O valor mais próximo (comercial) a 84A é 80A. Utilizase, então, um NH de 80A.

39 Fusíveis Tabela de valores padrão Tab. 3 Tabela valores comerciais de fusíveis NH

40 Fusíveis Dimensionamento Exercício Especificar um fusível NH para proteção contra curto circuitos para um motor trifásico: Dados: Ip/In = 5,5 P = 5 CV n = 76 % V = 380 V = 0,8

41 Proteção Elétrica Sobrecarga Relê Térmico A proteção contra sobrecarga utilizada em motores é o relê térmico. O principio de funcionamento desse dispositivo está baseado na ação da dilatação térmica diferencial de uma haste bimetálica. A figura 13 mostra o esquema de funcionamento.

42 Proteção Elétrica Sobrecarga Relê Térmico Fig 13. Princípio de Funcionamento Relé Termico

43 Proteção Elétrica Sobrecarga Relê Térmico Normalmente os contatos do relé térmico não estão ligados diretamente ao motor, mas sim à bobina de comando de contato de acionamento. O relé térmico possui um ajuste para sua atuação (figura 14). Portanto dimensionar o relê térmico, na realidade, significa determinar seu tipo e seu ponto ideal de ajuste em função da carga.

44 Proteção Elétrica Sobrecarga Relê Térmico Fig 14 Relé térmico ajustável

45 Proteção Elétrica Sobrecarga Relê Térmico A corrente de ajuste é dada pelo produto do fator de serviço do motor pela corrente nominal. A tabela 4, abaixo determina as faixas de ajuste

46 Proteção Elétrica Sobrecarga Relê Térmico Tab. 4 Relés Térmicos e Faixas de Ajuste

47 Relés Térmicos Dimensionamento Exemplo Especificar o relé térmico e o ajuste para o motor abaixo. Dados: FS=1,1 P = 5 CV n = 76 % V = 380 V = 0,8

48 Relés Térmicos Dimensionamento Exercício Especificar o relé térmico e o ajuste para o motor trifásico abaixo. Dados: FS=1,2 P = 10 CV n = 86 % V = 440V = 0,82

49 Proteção Elétrica Curto circuito / Sobrecarga Disjuntor Motor Disjuntor motor é um dispositivo capaz de combinar as proteções contra curto circuito e sobrecarga em um só involucro. Dispensam o uso de fusíveis e relê térmico. Proteção térmica e magnética.

50 Proteção Elétrica Curto circuito / Sobrecarga Disjuntor Motor Magnético: Através do disparador magnético oferecem proteção da instalação e do motor, com disparofixoem13vezesamáximacorrenteda faixa de ajuste do disjuntor motor. Térmico: O disparador térmico é ajustável e responsável pela proteção contra sobrecarga e sensibilidade contra a falta de fase.

51 Proteção Elétrica Curto circuito / Sobrecarga Disjuntor Motor Proteção Térmica Bi-metálico Proteção Magnética- Bobina Fig 15 Proteções Térmica e Magnética

52 Proteção Elétrica Curto circuito / Sobrecarga Disjuntor Motor Fig 16 Disjuntor motor Cortesia: WEG

53 Proteção Elétrica Curto circuito / Sobrecarga Disjuntor Motor Tab. 5 Disjuntores motores MPW 18 WEG

54 Disjuntores motores Dimensionamento Exemplo Combasenatabela5,especificarodisjuntor motor e o ajuste para o motor abaixo. Dados: FS=1,1 P = 1 CV n = 80 % V = 380 V = 0,8

55 Disjuntores motores Dimensionamento Exercício Combasenatabela5,especificarodisjuntor motor e o ajuste para o motor abaixo. Dados: P = 1,5 CV n = 80 % V = 440V = 0,8

56 Dúvidas... E mail: [email protected]