AULA 2 DISPOSITIVOS DE MANOBRA, COMANDO E SINALIZAÇÃO 1- Introdução O dispositivo de manobra visa estabelecer ou interromper, em condições normais de circuito, uma corrente elétrica a partir do fechamento ou abertura de contatos principais. O dispositivo de manobra pode ser classificado: I- Meio de extinção do ar voltaico Ar (seco), óleo, vácuo, SF 6 1, etc II- Número de polos Unipolares, bipolares, tripolares, etc 2- 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. Nota do autor: essa manobra é entendida como sendo em condições nominais de serviço. Portanto, o interruptor interrompe cargas nominais. 1-Hexafluoreto de Enxofre é um composto químico inorgânico dos elementos químicos enxofre e flúor com a fórmula química SF 6. Hexafluoreto de Enxofre é um gás sintético, utilizado principalmente pela indústria elétrica, como meio isolante e extintor de arco elétrico, tanto em disjuntores, como em uma subestação blindada. É formado por um átomo de enxofre, rodeado por 6 átomos de flúor. Possui grande eletronegatividade, portanto extingue arcos elétricos. É quimicamente inerte, mas é 23.000 vezes mais nocivo para o efeito estufa que o dióxido de carbono. Entretanto, representa menos de 1% de colaboração no aquecimento global. Uma curiosidade sobre esse gás é que, ao ser inalado, ele torna a voz mais grossa, efeito contrário ao do gás hélio. Isso ocorre porque é um gás 5 vezes mais denso que o ar, o que reduz a frequência das ondas sonoras. Além disso é usado na experiência da água invisivel, na qual se enche um aquário com Hexafluoreto de Enxofre e se coloca um barco feito de alumínio, como ele está cheio de ar ele flutua como se estivesse sobre a água. Não é um gás tóxico, no entanto por ser mais denso que o ar, em ambientes fechados e de pouco espaço, expulsa o oxigênio, causando asfixia. 7
3- Seccionador Dispositivo de manobra (mecânico) que assegura, na posição aberta, uma distância de isolamento que satisfaz requisitos de segurança especificados. Se utilizada corretamente, como especificado pela norma e pelo fabricante, a seccionadora é um dispositivo que oferece segurança tanto ao operador quanto à instalação. Isso porque ela satisfaz as condições de isolação quando está desligada, isto é, quando os contatos estão abertos, ela não tem nenhuma condição de conduzir corrente, mesmo em ambiente favorável à condução pelo ar e mesmo aumentando a intensidade da corrente. Isso representa segurança de atuação. Quando, por exemplo, é necessária uma manutenção em determinado ramo do circuito, a chave seccionadora pode ser acionada para interromper a corrente, garantindo a certeza de que não há qualquer risco para o operador que realizará a manobra. A seccionadora permite ainda que acessórios sejam acoplados a ela, possibilitando a realização de funções extras, como os dispositivos de bloqueio opcionais que podem garantir que uma manobra involuntária não aconteça. E é exatamente para esse tipo de aplicação que ela é destinada. As chaves seccionadoras são usadas em instalações diversas, em que seja necessário o desligamento do circuito, permitindo manutenções, isolando, por exemplo, disjuntores, transformadores e barramentos. Esses circuitos podem pertencer tanto a redes de distribuição comerciais, residenciais quanto industriais, nas quais se faz necessário o seccionamento do circuito durante trabalhos de manutenção ou para própria operação da instalação. Para essas aplicações, a seccionadora de manobra pode ser sob carga ou sem carga. As seccionadoras sob carga, ligadas a uma determinada carga, como um sistema de emergência de força, um sistema de iluminação ou um motor, são projetadas para estabelecer ou seccionar correntes nominais. São seccionadoras que permitem que existam cargas ligadas a elas. A chave de manobra sem carga, porém, é um tipo de seccionadora desenvolvida para ser instalada em circuitos em que a manobra de abertura é feita quando não há circulação de corrente, garantindo que eles estarão, efetivamente, isolados. As seccionadoras são identificadas pela corrente e tensão nominal para a qual foram projetadas. Além disso, existe uma classificação quanto à categoria de utilização da chave que está diretamente relacionada a esses tipos, com ou sem carga. Elas podem ser definidas quanto ao seu acionamento e são divididas em quatro categorias, como mostra a Tabela abaixo. Por exemplo, se, em corrente alternada, o acionamento for vazio, ou seja, não houver nenhuma carga ligada à chave seccionadora, ela é classificada como AC 20. Se o acionamento for de cargas resistivas, ela é AC 21; com o acionamento de 8
cargas mistas (resistiva e indutiva), a classe é AC 22; por fim, se for acionada cargas altamente indutivas, a chave é AC 23. Nota: um seccionador deve ser capaz de fechar ou abrir um circuito, ou quando a corrente estabelecida ou interrompida é desprezível, ou quando não se verifica uma variação significativa na tensão entre terminais de cada um dos seus pólos. Um seccionador deve ser capaz também de conduzir correntes em condições normais de circuito, e também de conduzir por tempo especificado, as correntes em condições anormais do circuito, tais como as de curto-circuito. Simbologia Exemplos de seccionadores disponíveis no mercado ( Fonte: WEG) Seccionadoras Rotativas RFW As seccionadoras da linha RFW são compatíveis em diversas aplicações como: quadros de distribuição e chaves-gerais em diversos equipamentos e maquinas. As chaves RFW seguem as normas internacionais de desempenho de produto IEC 60947-3 e IEC 60947-1 e incorporam bases porta-fusível tipo NH gl/gg para os tamanhos: 000, 00, 1, 2 e 3. Disponíveis nas correntes de 100 A, 160 A, 250 A, 400 A, 630 A. 9
Seu acionamento é rotativo, feito por meio de manopla direta frontal ou pelas manoplas externas para porta de painel. Estas últimas são fornecidas como opcionais. A manopla para porta de painel permite travamento por cadeado na posição desligado. Características Corpo em material termoplástico auto-extinguível (classe de flamabilidade V0) Isolação total do fusível com a chave na posição desligado Contato auxiliar instalado na chave Completa linha de acessórios Montagem em qualquer posição Segurança na operação Fácil instalação Seccionadoras Saca-Fusíveis FSW As seccionadoras da linha FSW foram desenvolvidas para operação sob carga, seguindo as normas internacionais de desempenho de produto IEC 60947-3 e IEC 60947-1. Disponíveis nas correntes de 100 A, 160 A, 250 A, 400 A e 630 A, as seccionadoras da linha FSW são aplicadas juntamente com fusíveis do tipo NH, instalados nas próprias seccionadoras. As seccionadoras da linha FSW são equipadas com câmara de extinção de arco garantindo maior proteção na operação e atendendo assim as normas de segurança. Pequenos orifícios na tampa das seccionadoras permitem a verificação da tensão e do estado dos fusíveis sem a necessidade de interromper o circuito. Estas seccionadoras contam ainda com cobre bornes e contato auxiliar, fornecidos como padrão para toda a linha. Características Tampa transparente que permite a visualização dos contatos Possibilidade de verificação do estado dos fusíveis através de orifícios na tampa Câmara de extinção de arco Contato auxiliar instalado na chave Troca rápida dos fusíveis Segurança na operação 10
Fácil instalação Seccionadoras Rotativas RIW As seccionadoras da linha RIW foram desenvolvidas para operação sob carga, seguindo as normas internacionais de desempenho de produto IEC 60947-3 e IEC 60947-1. Disponíveis nas correntes de 100 A, 160 A, 250 A, 400 A, 630 A e 1250 A. Seu acionamento é rotativo, feito por meio de manopla direta frontal ou pelas manoplas externas para porta de painel. Estas últimas são fornecidas como opcionais. A manopla para porta de painel permite travamento por cadeado na posição desligado. Características Corpo em material termoplástico auto-extinguível (classe de flamabilidade V0) Contato auxiliar instalado na chave Completa linha de acessórios Montagem em qualquer posição Segurança na operação Fácil instalação 11
4- Contator. Dispositivo de manobra (mecânico) de operação não manual (geralmente eletromagnética), 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. Simbologia BOBINA CONTATOR PRINCIPAL CONTATOR AUXILIAR Funcionamento Acionamento CA Ao alimentar a bobina um campo magnético é gerado, atraindo o núcleo móvel, ocasionando assim a movimentação dos contatos principais e auxiliares. Para contatores acionados por corrente alternada, existem os anéis de curtocircuito, que estão fixos sobre o núcleo do contator, geralmente fixos no núcleo fixo. Para contatores com um anel na parte fixa e outro na parte móvel, deve-se observar, na hora da montagem, para que fique um anel voltado para cima e outro para baixo; os anéis evitam o ruído devido à passagem da corrente alternada por zero. Um entreferro reduz a remanência após a interrupção da tensão de comando e evita o colamento do núcleo. Após a desenergização da bobina de acionamento, o retorno dos contatos principais e auxiliares para a posição original de repouso é efetuado através de molas. Acionamento CC A derivação desse enrolamento tem a função de reduzir a potência absorvida pela bobina após o fechamento do contator, evitando dessa forma o sobreaquecimento e a queima da bobina. Recomenda-se aplicar acionamento CC em circuitos onde os equipamentos de acionamento da bobina sejam sensíveis aos efeitos causados pela tensão induzida do campo magnético da corrente alternada (semicondutores) muito comum em circuitos que compõem CLP, inversores de frequência e softstarter. 12
Elementos construtivos do contator 13
Identificação do contator Segundo a norma IEC 947-4, a identificação de contatores e demais dispositivos de manobra de baixa tensão é utilizada para fornecer informações a respeito da função de cada terminal e sua localização em relação a outros terminais e facilitar e uniformizar a execução de projetos e a montagem de painéis. As bobinas são identificadas de forma alfanumérica com A1 e A2. Os terminais do circuito principal (potência) são identificados por números unitários e por sistema alfanumérico como nas figuras a seguir. 14
Categorias de emprego - IEC 947 Seguindo os critérios definidos para a seleção dos contatores, podemos otimizar e garantir uma maior segurança contra colamento de contatos e possibilitar uma maior vida útil elétrica. Do ponto de vista elétrico, o processo de ligação depende do circuito que o contator está operando, em corrente contínua ou alternada. Contator principal 15
Contator Auxiliar 5- Botoeiras As botoeiras são chaves elétricas acionadas manualmente que apresentam, geralmente, um contato aberto e outro fechado. De acordo com o tipo de sinal a ser enviado ao comando elétrico, as botoeiras são caracterizadas como PULSADORAS ou COM TRAVA. As BOTOEIRAS PULSADORAS invertem seus contatos mediante o acionamento de um botão e, devido a ação de uma mola, retornam à posição inicial quando cessa o acionamento. Essa botoeira possui um contato aberto e um contato fechado, sendo acionada por um botão pulsador liso e reposicionada por mola. Enquanto o botão não for acionado, os contatos 11 e 12 permanecem fechados, permitindo a passagem da corrente elétrica, ao mesmo tempo em que os contatos 13 e 14 se mantêm abertos, interrompendo a passagem da corrente. Quando o botão é acionado, os contatos se invertem de forma que o fechado abre e o aberto fecha. Soltando-se o botão, os contatos voltam à posição inicial pela ação da mola de retorno. 16
Botão Giratório com Trava Esta botoeira é acionada por um botão giratório com uma trava que mantém os contatos na última posição acionada. Características Construtivas Esta botoeira apresenta um contato fechado nos bornes 11 e 12 e um aberto 13 e 14. Quando o botão é acionado, o contato fechado 11/12 abre e o contato 13/14 fecha e se mantêm travados na posição, mesmo depois de cessado o acionamento. Para que os contatos retornem à posição inicial é necessário acionar novamente o botão, agora no sentido contrário ao primeiro acionamento. Botão de Emergência Outro tipo de botoeira com trava, muito usada como botão de emergência para desligar o circuito de comando elétrico em momentos críticos, é acionada por botão do tipo cogumelo. 17
O botão do tipo cogumelo, também conhecido como botão soco-trava, quando é acionado, inverte os contatos da botoeira e os mantém travados. O retorno à posição inicial se faz mediante um pequeno giro do botão no sentido horário, o que destrava o mecanismo e aciona automaticamente os contatos de volta a mesma situação de antes do acionamento. Identificação de botões segundo IEC 73 18
6- Indicadores Luminosos Os indicadores luminosos são lâmpadas incandescentes ou LEDs, utilizadas na sinalização visual de eventos ocorridos ou prestes a ocorrer. São empregados, geralmente, em locais de boa visibilidade que facilitem a visualização do sinalizador. Identificação de sinaleiros segundo IEC 73 19
7- Indicador sonoro Os indicadores sonoros são campainhas, sirenes, cigarras ou buzinas, empregados na sinalização acústica de eventos ocorridos ou prestes a ocorrer. Ao contrário dos indicadores luminosos, os sonoros são utilizados, principalmente, em locais de pouca visibilidade onde um sinalizador luminoso seria pouco eficaz. 20