Instalação de Sistemas Eletroeletrônicos Industriais I Raphael Roberto Ribeiro Silva

Transcrição

1 Curso de Formação Profissional Aprendizagem Industrial em Manutenção Elétrica Industrial Módulo I Instalação de Sistemas Eletroeletrônicos Industriais I Raphael Roberto Ribeiro Silva

2 Conteúdo Programático Dispositivos de proteção, manobra, conexão e sinalização usados em instalações industriais: Fusíveis, Disjuntores, Relé térmico, relé de sub e sobretensão e relé de sequência de fase. Seccionadora, Contator, Reles (auxiliares e temporizadores), Chaves de impulso e retentivas, chaves fim de curso e sensores industriais Conector SAK, Tomadas Industriais e Conectores Industriais. Sinalizadores luminosos, sinalizadores sonoros.

3 Conteúdo Programático Acionamentos Industriais Diagramas funcionais. Simbologias. Graus de proteção IP. Classes de proteção para sensores de segurança. Acionamento de motor monofásico de indução usando contator Aplicações de comandos elétricos Lógicas de comando sequencial

4 Forma de Avaliação 10 pontos Participação, comportamento, disciplina, cumprimento de regras, etc. 30 pontos Exercícios práticos, individuais ou em grupo. 30 pontos Prova teórica 18/06 30 pontos Prova prática 19/06

5 Dispositivos de Proteção Elétrica Todo circuito deve ser protegido por dispositivos que interrompam a corrente elétrica em caso de curto-circuito ou sobrecarga. O curto-circuito é uma "ligação" acidental de condutores sob tensão. No sistema trifásico ele pode ocorrer entre fases, ou entre uma fase e terra (ou neutro). A sobrecarga difere do curto-circuito pelas amplitudes das grandezas no fenómeno. A sobrecarga resulta em uma sobrecorrente, que não tende ao infinito, porém, assume valores acima da corrente nominal da carga. A sobrecarga pode ser momentânea ou permanente.

6 Dispositivos de Proteção Elétrica

7 Fusível Fusíveis são dispositivos constituídos de um material condutor, chamado de elo de fusão, envolto por um corpo de material isolante e ligado a dois contatos que facilitam sua conexão com os componentes das instalações elétricas. A função dos fusíveis é proteger essas instalações contra curtocircuito ou sobrecargas. Existem fusíveis de ação rápida ou normal, ultra-rápida e retardada. A necessidade dessas três características de fusíveis surgiu em consequência da existência de três tipos de circuitos: circuitos de cargas resistivas, circuitos de cargas indutivas e circuitos de cargas capacitivas.

8 Fusível Fusível de ação rápida ou normal: São utilizados para proteção de circuitos com cargas resistivas. Nesses tipos de fusíveis, a fusão do ela ocorre após alguns segundos, quando estes recebem uma sobrecarga de curta ou longa duração. Fusíveis de Efeito Retardado: Os fusíveis de efeito retardado são apropriados para uso em circuitos cuja corrente de partida atinja valores muitas vezes superiores ao valor da corrente nominal e em circuito que estejam sujeitos a sobrecarga de curta duração. como exemplo podemos citar, motores elétricos e cargas capacitivas em geral. Fusíveis de Efeito Ultra-Rápido: (classe ar) são uma excelente proteção contra curtos-circuitos, porém não são adequados contra sobrecargas. Geralmente aplicado em circuitos eletrônicos.

9 Tipos de Fusíveis 1 Fusível de Cartucho O fusível tipo cartucho tem elo de fusão envolto por um corpo isolante em forma cilíndrica e os contatos em forma de virola. Este conjunto dá ideia de um cartucho. Existem também fusíveis-cartucho com contatos em forma de faca. Os fusíveis-cartucho podem ter corpo isolante de papelão, fibra, cerâmica ou vidro. Todos eles têm a mesma forma. (A diferença entre eles está no material isolante do corpo e no elo de fusão).

10 Tipos de Fusíveis 1 Fusível de Cartucho

11 Tipos de Fusíveis 2 Fusível Tipo D Os fusíveis tipo D (Diazed) são caracterizados por: Corrente nominal (corrente de trabalho normal) Tensão máxima de operação Capacidade de interrupção (máxima corrente pela qual o fusível garante a proteção) O Diazed é formado por: 1- Tampa 2- Fusível 3- Anel de Proteção 4- Parafuso de Ajuste 5- Base

12 Tipos de Fusíveis 2 Fusível Tipo D O fusível possui na extremidade um indicador que tem a cor correspondente à sua corrente nominal, que é a mesma cor do parafuso de ajuste. O indicador desprendese em caso de queima, podendo ser visto pelo visor da tampa.

13 Tipos de Fusíveis 3 Fusível NH O fusível NH é usado nos mesmos casos do Diazed, porém é fabricado de 6 a A. O conjunto é formado por fusível e base. A colocação e/ou retirada do fusível é feita com o punho saca-fusível. Existe nele um sinalizador de estado (bom/queimado), porém não em cores diferentes, como no Diazed.

14 Dimensionamento de Fusível No dimensionamento dos fusíveis retardados, deve-se levar em consideração os seguintes aspectos: 1. Tempo de fusão virtual (tempo e corrente de partida): Os fusíveis devem suportar, sem fundir, o pico de corrente de partida (Ip) durante o tempo de partida do motor (Tp). Com os valores de Ip e Tp entramos na curva para dimensionar o fusível. 2.. I fusível 1, 2 I nominal : deve-se dimensionar para uma corrente no mínimo 20% superior a corrente nominal (In) do motor.

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17 Dimensionamento de Fusíveis 1) Dimensionar o fusível para proteger o motor de 5cv, 220V/60Hz, IV pólos, supondo que o seu tempo de partida seja de 5s (partida direta). Pelo catálogo WEG de motores, tipo W21: In = 14A; Ip/In = 7,2, logo: Ip = 7,2*14 = 100,8A. a) Com o valor de Ip (100,8A) e Tp (5s), tanto na curva do fusível D ou NH, o fusível será de 35A. b) Pelo segundo critério: If >= 1,2*In, logo: If>= 16,8A. (Assim o fusível de 35A também atende este critério).

18 Disjuntor Motor Os disjuntores motores são simultaneamente dispositivos de proteção e manobra, exercendo as seguintes funções: São empregados para efetuar a proteção elétrica do circuito com a detecção de sobrecorrentes e da abertura do circuito. Permitem comandar, por meio de abertura e fechamento voluntário sob cargas, seus respectivos circuitos em que são instalados.

19 Disjuntor Motor Ao contrário dos fusíveis, apresentam atuação multipolar, evitando a operação desequilibrada nos equipamentos trifásicos, como no caso do fusível, de ocorrer a queima de um únicos elemento. Oferecem larga margem de escolha de correntes nominais, e em muitos casos podem admitir ajustes nos disparadores. Operação repetitiva, isto é, podem ser religados após terem atuado, sem necessidade de substituição. Em alguns casos, permite comando à distância. Apresentam dois níveis de proteção: Contra sobrecorrentes pequenas e moderadas. Contra correntes de curto-circuito Seu dimensionamento se dá através da fórmula: I D = Fs I N

20 Relé Térmico (Sobrecarga) A proteção contra sobrecarga utilizada em motores é o relê térmico. O princípio de funcionamento desse dispositivo está baseado na ação da dilatação térmica diferencial de uma haste bimetálica.

21 Relé Térmico (Sobrecarga) 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. Portanto, "dimensionar" o relê térmico, na realidade, significa determinar seu tipo e seu ponto ideal de ajuste em função da carga.

22 Relé Térmico (Sobrecarga) A corrente de ajuste é dada pelo produto do fator de serviço do motor pela corrente nominal. I ajuste = Fs I N

23 Relé Sequência de Fase Protege instalações contra inversão de fase, que compromete o funcionamento de motores, equipamentos ou processos. Seu relé interno comutará, desligando o sistema sob proteção sempre que a rede monitorada estiver com a fase invertida.

24 Relé Falta de Fase Quando ligamos um motor elétrico trifásico, temos três fases alimentando esse motor. Caso ocorra algum problema, e uma fase deixe de alimentar o motor, ficando com apenas duas fases, o motor vai queimar. Para garantir que a carga em um sistema trifásico esteja sempre sendo alimentada por todas as três fases, foi criado o relé falta de fase. Ao identificar uma anomalia na rede elétrica, desarma o circuito protegendo o que estiver em operação. Essa falha pode ser falta de fase, tensão acima ou abaixo do normal, ou até mesmo falta de similaridade no angulo de uma das fases.

25 Relé de Segurança Os relés de segurança são produtos destinados ao monitoramento de dispositivos de proteção, cortinas de luz, sensores e chaves de segurança, entre outros. Eles permitem o monitoramento e elevação da categoria de segurança do sistema.

26 Relé de Segurança

27 Dispositivos de Manobra

28 Botoeiras As chaves auxiliares botoeiras são comandadas manualmente e têm a finalidade de interromper ou estabelecer momentaneamente, por um pulso, um circuito de comando para iniciar, interromper ou comandar um processo de automação.

29 Botoeiras As botoeiras possuem cores definidas por norma de acordo com sua função: Vermelho: parar, desligar ou botão de emergência. Amarelo: iniciar um retorno, eliminar condição perigosa. Verde ou Preto: ligar, partida. Branco ou Azul: qualquer função diferente das anteriores. Obs: Quando os botões estiverem dispostos um do lado do outro, o botão de desligar deve estar no lado esquerdo e quando estiverem na vertical, o botão de desligar deve estar por baixo.

30 Botoeira Sem Retenção Chave de impulso (ou sem retenção): só permanece acionada mediante aplicação de força externa. Cessada a força, ela volta à posição inicial. Contato normalmente aberto (NA ou NO): sua posição original é aberta, quando acionado o contato se fecha. Contato normalmente fechado (NF ou NC): sua posição original é fecha, quando acionado o contato se abre.

31 Botoeira Sem Retenção

32 Botoeira Com Retenção Interruptor ou Chave com retenção (ou trava): uma vez acionada, seu retorno à situação anterior somente acontece com um novo acionamento.

33 Botoeira com Contatos Múltiplos Chaves de contatos múltiplos com ou vários contatos NA e/ou NF agregados. sem retenção: São chaves com Chaves seletora: possui duas ou mais posições e permite selecionar entre várias posições em um determinado processo com (C) ponto de contato comum

34 Chave Auxiliar

35 Chave Seccionadora São constituídas fundamentalmente por um bloco de contatos e por um dispositivo de comando frontal ou lateral, sendo o fechamento e a abertura comandados manualmente por manopla

36 Chave Fim de Curso Equipamentos que transmitem informações da instalação ao comando (posições e estados de elementos de trabalho). Por meio destes detectores de limite detectam se certas posições finais de partes de máquinas ou de outras unidade de trabalho. Normalmente os elementos fim de curso têm um fechador e um abridor sendo possível uma outra combinação de interruptores na execução standard.

37 Chave Fim de Curso Possibilidades de acionamento: Came Rolete rígido Rolete dobrável (acionamento em apenas uma direção, conhecido também como rolete escamoteável) Alavanca tipo forquilha

38 Sensores Sensores (Interruptor fim de curso sem contato): Em termos de funcionamento, possuem as mesmas atribuições das demais chaves fim de curso. Como vantagem cita-se a desnecessidade de força de acionamento e que se pode obter altas frequências de comutação, por exemplo: 1.Barreira fotoelétrica 2.Chave de aproximação (eletrônica) 3.Chave magnética

39 Sensores 1 Barreira Fotoelétrica

40 Sensores 2. Chave de aproximação (sensor eletrônico): Podem ser: Indutivo: Os sensores indutivos reagem a proximidade de materiais metálicos, pois estes materiais provocam uma variação no campo magnético criado pelo próprio sensor, esta variação é processada e transformada, em um sinal de saída. Capacitivo: O sensor de aproximação capacitivo é um dispositivo que comuta um circuito elétrico, quando aproximamos de sua face sensível elementos metálicos, vidros, líquidos, granulados (condutores, ou não).

41 Sensores

42 Sensores

43 Sensores 3. Chave magnética (Contato Reed ): Ao aproximar se um ímã permanente deste invólucro, o campo magnético atravessa a ampola, fazendo com que as duas lâminas em seu interior se juntem, estabelecendo um contato elétrico. Removendo se o ímã, o contato é imediatamente desfeito.

44 Sentinelas Uma outra execução dos elementos de comando são as chamadas sentinelas. São utilizadas para supervisionar determinadas grandezas e processos, por exemplo, grandezas físicas como temperatura, claridade, etc, emitindo um sinal na ultrapassagem de um valor-limite e assim acionando um processo de comutação. Por exemplo: Sentinela de temperatura Sentinela de pressão Sentinela do número de rotações, etc.

45 Sentinelas

46 Relé de Tempo Tem como função controlar eletronicamente o tempo de abertura ou de fechamento de seus contatos. Alguns modelos contam o tempo quando são energizados e outros quando desenergizada.

47 Relé de Tempo

48 Relé Contador Elemento de comutação que recebe sinais de um pulsador e de acordo com o número de pulsos ajustado, aciona um elemento de trabalho ou de comando.

49 Contator São chaves eletromagnéticas destinadas a ligar ou desligar cargas elétricas (tipo lâmpadas, motores, válvulas, entre outras cargas). Uma grande vantagem desse dispositivo é permitir o acionamento a distancia por comando remoto. O contator é dividido em duas partes, contatores principais ou de potencia e contatores auxiliares.

50 Contator de Potência É utilizado para comandar cargas do circuito principal também conhecido por circuitos de potencia, tais como motores, resistências de fornos, entre outros. Os contatores são basicamente de núcleo magnético fixo e móvel, bobina eletromagnética, contatos fixos e móveis, bornes ou terminais, molas e o invólucro externo ou carcaça.

51 Contator de Potência

52 Contator de Potência

53 Contator de Potência

54 Contatores Auxiliares Os contatos auxiliares ou de comando, são aqueles usados para ligar e desligar circuitos de baixa potencia, pois tem capacidade de corrente da ordem de no máximo 10 A. São utilizados, também, para fazer a logica de comando, acionando bobinas dos contatores de potencia, lâmpadas do painel e solenoides (bobinas) de válvulas.

55 Dispositivos de Sinalização A sinalização é normalmente utilizada a serviço da segurança e é um recurso eficiente para advertir as pessoas sobre riscos que surjam durante algum momento do trabalho com maquinas ou equipamentos. Basicamente encontramos dois tipos de sinalização: a sonora e a luminosa.

56 Sinalizador Sonoro Podemos utilizar como sinalização sonora as sirenes, quando precisamos de maior potencia sonora, ou buzzers, quando necessitamos de menor intensidade de som.

57 Sinalizador Luminoso São utilizados em maquinas e sistemas industriais devido a sua grande variedade e aplicações. Encontramos esses sinalizadores de varias cores e tipos de lâmpadas.

58 Dispositivos de Conexão

59 Conector SAK

60 Tomada Industrial (STECK)