Circuitos de comando e automação 2

Circuitos de Comandos e Automao - CCA_______________________________________________________________________________

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Curso Tcnico de Eletrnica 1

Circuitos de Comandoe Automao - CCA

Volume IICCiirrccuuiittooss ee DDiiaaggrraammaass EEllttrriiccooss

Unidade Operacional - Senai Alvimar Carneiro de Rezende

SENAI-CFP Alvimar Carneiro de RezendeVia Scrates Marianni Bittencourt, 711 CINCO

CONTAGEM MG Cep. 32010-010Tel. 31-3352-2384 E-mail: [email protected]


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2 Curso Tcnico de Eletrnica

Presidente da FIEMGRobson Braga de Andrade

Gestor do SENAIPetrnio Machado Zica

Diretor Regional do SENAI eSuperintendente de Conhecimento e TecnologiaAlexandre Magno Leo dos Santos

Gerente de Educao e TecnologiaEdmar Fernando de Alcntara

Digitalizado e Modificado Por:Prof. Srgio Goulart Alves Pereira

Edio

2 Edio 1/2005

Unidade Operacional

Centro de Formao profissional Alvimar Carneiro de Rezende


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Sumrio

3. EXERCCIOS DE RACIOCNIO ___________________________________________________________________ 884. EXERCCIOS DE DESAFIO _______________________________________________________________________ 93REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS __________________________________________________________________ 95

LISTA DE FIGURAS E GRFICOS ___________________________________________________________________ 4APRESENTAO __________________________________________________________________________________ 5 INTRODUO ____________________________________________________________________________________ 61. CIRCUITOS E DIAGRAMAS ELTRICOS __________________________________________________________ 7

Tipos de diagramas 7Identificao de componentes do diagrama funcional 9

Identificao literal de elementos Normas VDE 12Principais Siglas das principais normas nacionais e internacionais 18

Motores eltricos 19Tipos de Motores Eltricos 20

Ligao de cargas a um sistema monofsico 21Sistema trifsico de corrente alternada 22

Caractersticas de ligaes eltricas de sistemas trifsicos 23Caractersticas importantes dos motores eltricos 26

Corrente de partida dos motores de induo 31Sistema de partida dos motores eltricos 32

Esquemas de fechamento externo de terminais de motores 33Sistema de partida direta de motores trifsicos 34

Sistema de partida direta com reverso de motores trifsicos 41Sistema de partida estrela-tringulo de motores trifsicos 45

Sistema de partida com autotransformador (compensadora) de motores trifsicos 52Comparao entre chaves estrela-tringulo e compensadoras automticas 60

Comutao polar de motores trifsicos 61Sistemas de frenagem de motores trifsicos 65

Frenagem de motores trifsicos por contracorrente 66Frenagem de motores trifsicos por corrente retificada 68

Sistema de localizao de contatos 71Partida consecutiva automtica de motores trifsicos 72

Partida com acelerao retrica automtica 742. EXERCCIOS DE FIXAO _______________________________________________________________________ 78


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Lista de figuras e grficos

Fig. 1.1 - Diagrama multifilar completo ____________________________________________ 7Fig. 1.2 - Diagrama funcional ____________________________________________________ 8Fig. 1.3 - Diagrama de disposio ou layout _________________________________________ 9Fig. 1.4 - Identificao de componentes letras e nmeros _____________________________ 9Fig. 1.5 - Identificao de componentes smbolos grficos ____________________________ 10Fig. 1.6 - Identificao de rels e contatores auxiliares ________________________________ 10Fig. 1.7a -Identificao numrica de funes ________________________________________ 11Fig. 1.7b -Principais simbologias utilizadas em comandos eltricos ______________________ 18Fig. 1.8 - Exemplo ilustrativo de motor eltrico _____________________________________ 20Fig. 1.9 - Ligao de cargas num sistema monofsico srie ___________________________ 22Fig. 1.10 -Ligao de cargas num sistema monofsico paralelo ________________________ 22Fig. 1.11 - Grfico de sistema trifsico CA __________________________________________ 23Fig. 1.12 - Ligao tringulo ou _________________________________________________ 23Fig. 1.13 - Tringulo das impedncias, ligao tringulo _______________________________ 24Fig. 1.14 - Ligao estrela ou Y___________________________________________________ 25Fig. 1.15 - Tringulo das impedncias, ligao estrela _________________________________ 25Fig. 1.16 - Caixa de ligao de bornes de motor trifsico _______________________________ 32Fig. 1.17 - Esquema de fechamento externo de terminais 6 terminais ____________________ 33Fig. 1.18 - Esquema de fechamento externo de terminais 12 terminais ___________________ 33Fig. 1.19 - Partida direta de motores - diagrama de fora _______________________________ 34Fig. 1.20 - Partida direta de motores - diagrama de comando parcial ______________________ 35Fig. 1.21 - Partida direta de motores - diagrama de comando parcial ______________________ 36Fig. 1.22 - Partida direta de motores - diagrama de comando parcial ______________________ 36Fig. 1.23 - Partida direta de motores - diagrama de comando parcial ______________________ 38Fig. 1.24 - Partida direta de motores - diagrama de comando completo ____________________ 38Fig. 1.25 - Chave de partida direta Siemens - GSP00 e GSP0 - P15 CV em 440V___________ 39Fig. 1.26 - Chave de partida direta Siemens - GSP1 e GSP2 - P20 CV em 440V___________ 39Fig. 1.27 - Chave de partida direta Siemens CPD - P500 CV em 440 V _________________ 40Fig. 1.28 - Diagrama de comando local e comando distncia Chave Siemens - CPD_________ 40Fig. 1.29 - Partida direta com reverso de motores - diagrama de fora ____________________ 42Fig. 1.30 - Partida direta com reverso de motores - diagrama de comando _________________ 43Fig. 1.31 - Painel para partida direta com reverso Siemens 3TD - P375 CV em 440 V_____ 45Graf. 1 - Curvas de conjugado e de corrente de partida de motores em Y/ _______________ 47Fig. 1.32 - Partida Y/ de motores - diagrama de fora ________________________________ 47Fig. 1.33 - Partida Y/ de motores - diagrama de comando _____________________________ 48Fig. 1.34 - Painel para partida Y/ Siemens 3TE - P375 CV em 440 V__________________ 50Fig. 1.35 - Diagrama F&C - Painel para partida Y/ Siemens 3TE - P375 CV em 440 V____ 51Graf. 2 - Curvas de tenso partida de motores com chave compensadora _________________ 53Graf. 3 - Curvas de rotao de um motor de 425 CV, seis plos, 4160 V _________________ 54Fig. 1.36 - Partida Y/ de motores - diagrama de fora ________________________________ 55Fig. 1.37 - Partida Y/ de motores - diagrama de comando _____________________________ 56Fig. 1.38 - Painel para partida chave compensadora Siemens CAT - P375 CV em 440 V____ 58Fig. 1.39 - Diagrama F&C - Painel para chave CAT 1.0Z.0 at 1.Z1.0 e CAT 2.1Z.0 at 14.12.8 59Fig. 1.40 - Ligaes de motor com enrolamento separado, 4/6 plos, e 1800/1200 rpm _______ 61Fig. 1.41 - Ligaes de motor com ligao dahlander 4/8 plos, e 1800/900 rpm ____________ 61Fig. 1.42 - Partida de motor com ligao dahlander 4/8 plos diagrama de fora ___________ 62Fig. 1.43 - Partida de motor com ligao dahlander 4/8 plos diagrama de comando ________ 63Fig. 1.44 - Frenagem de motores trifsicos por contracorrente diagrama de fora __________ 65Fig. 1.45 - Frenagem de motores trifsicos por contracorrente diagrama de comando _______ 66Fig. 1.46 - Frenagem de motores trifsicos por corrente retificada diagrama de fora ________ 68Fig. 1.47 - Frenagem de motores trifsicos por corrente retificada diagrama de comando_____ 68Fig. 1.48 - Sistema de localizao de contatos _______________________________________ 70Fig. 1.49 - Partida consecutiva automtica de motores trifsicos diagrama de fora _________ 71Fig. 1.50 - Partida consecutiva automtica de motores trifsicos diagrama de comando ______ 72Graf. 4 - Curvas torque x velocidade de um motor de anis partindo com reostato __________ 74Fig. 1.51 Partida de motor de rotor bobinado, comutao automtica - resistores - fora _____ 75Fig. 1.52 - Partida de motor de rotor bobinado, comutao automtica - resistores comando__ 75


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Apresentao

Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade doconhecimento.

Peter Drucker

O ingresso na sociedade da informao exige mudanas profundas em todos osperfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produo,coleta, disseminao e uso da informao.

O SENAI, maior rede privada de educao profissional do pas,sabe disso , e,consciente do seu papel formativo , educa o trabalhador sob a gide do conceitoda competncia: formar o profissional com responsabilidade no processo produtivo,com iniciativa na resoluo de problemas, com conhecimentos tcnicos aprofundados,flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e conscincia da necessidade deeducao continuada.

Vivemos numa sociedade da informao. O conhecimento , na sua reatecnolgica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualizao sefaz necessria. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliogrfico, da sua infovia,da conexo de suas escolas rede mundial de informaes internet - toimportante quanto zelar pela produo de material didtico.

Isto porque, nos embates dirios,instrutores e alunos, nas diversas oficinas elaboratrios do SENAI, fazem com que as informaes, contidas nos materiaisdidticos, tomem sentido e se concretizem em mltiplos conhecimentos.

O SENAI deseja, por meio dos diversos materiais didticos, aguar a suacuriosidade, responder s suas demandas de informaes e construir links entreos diversos conhecimentos, to importantes para sua formao continuada !

Gerncia de Educao e Tecnologia


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Introduo

Os circuitos de acionamento eltrico industrial so compostos de vrios dispositivos com

funes definidas para proteo, controle, sinalizao, conexo, temporizao, comutao

etc.

Os dispositivos so dimensionados de acordo com as caractersticas eltricas das cargas

que iro acionar, e tambm sofrem influncia das condies ambientais atuantes.

Seu bom desempenho depende, ainda, de uma srie de fatores, como: procedncia de

fabricao, tempo de uso e, principalmente de sua correta instalao.

O tcnico deve estar seguro e ser eficiente ao fazer montagem de circuitos, reparos ou

substituio de dispositivos que compem os circuitos para garantir a eficcia no

funcionamento dos mesmos.Sendo assim, necessrio conhecer as principais

caractersticas destes dispositivos.

O objetivo deste trabalho fornecer informaes tecnolgicas sobre os principais

dispositivos usados nas instalaes eltricas dos circuitos eltricos industriais, a fim de que

o tcnico alcance um desempenho eficiente na interpretao de diagramas, montagem e

manuteno de circuitos de comandos eltricos e possa obter dados necessrios nos

catlogos de fabricantes e/ou nas placas dos dispositivos, de forma objetiva e rpida.


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CAP. 1 Circuitos e diagramas Eltricos

Tipos de diagramas

Diagrama tradicional ou multifilar completo

como uma fotografia do circuito eltrico, ou seja, representa a forma com que este

implementado. Sua aplicabilidade se torna invivel para circuitos complexos, devido ao

grande nmero de linhas e smbolos a serem utilizados.

Fig. 1.1 - Diagrama multifilar completo


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Representa os caminhos de corrente, os elementos, suas funes, suas interdependncias e

seqncia funcional, sendo subdividido em dois outros, a saber: circuito principal e circuito

de comando, bastante prticos e de fcil compreenso.

Fig. 1.2 - Diagrama funcional


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Diagrama de disposio ou layout

Representa, de forma clara e objetiva, o arranjo fsico dos dispositivos. A combinao dos

diagramas funcional e de layout define, de maneira prtica e racional, a melhor forma de

elaborao de diagramas para anlise, instalao ou manuteno de equipamentos.

Identificao dos componentes no diagrama funcional

So representados conforme simbologia adotada e identificados por letras e nmeros ou

smbolos grficos.

Exemplos:

a) Identificao por letras e nmeros.

Fig. 1.3 - Diagrama de disposio ou layout

Fig. 1.4 - Identificao de componentes letras e nmeros


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b) Identificao por smbolos grficos.

c) Rels e contatos auxiliares.

Fig. 1.5 - Identificao de componentes smbolos grficos

Fig. 1.6 - Identificao de rels e contatores auxiliares


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Observao

Nos dispositivos, contatores ou rels, os contatos so identificados por nmeros, que

representam:

Ordem ou posio representada pelo primeiro algarismo, indica entrada ou sada e

a posio fsica em que se encontram nos contatores ou rels. Essa indicao nos

diagramas geralmente acompanhada da indicao do contator correspondente ou

dispositivo.

Funo podem ser contatos do tipo abridores NF (normalmente fechado), cujos

nmeros utilizados so 1 e 2, ou fechadores NA (normalmente aberto), cujos

nmeros utilizados so 3 e 4.

A figura 1.7 mostra um exemplo a fim de ilustrar o que foi descrito.

Fig. 1.7 - Identificao numrica de funes


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Identificao literal de elementos Normas VDE

Denominao Aparelho

a0 Disjuntor principal.

a1, a2,... (a11,a12...) Seccionadora, seccionadora sob carga, chave comutadora.

a8 Seccionadora para terra (MT).

a9 Seccionadora de cabo (MT).

a21...... Disjuntor para comando.

b0 (b02......) Boto de comando desliga.

b1 (b12......) Boto de comando liga.

b2 (b22......) Boto de comando - esquerda/direita.

b3 Boto de comando desliga buzina.

b4 Boto de comando quitao.

b5 Boto de comando desliga lmpadas.

b6 Boto de comando teste lmpadas (teste sistema de alarme).

b11 Chave comutadora para voltmetro.

b21 Chave comutadora para ampermetro.

b31 Chave fim de curso para carrinho (MT).

b32 Tomada para carrinho (MT).

b33 Chave fim de curso no cubculo (MT).

b91 Chave para aquecimento.

c1,c2,c3 Contator principal.

d11...(d11, d21, d23...) Contator auxiliar, rel de tempo, rel auxiliar.

e1, e2, e3 Fusvel principal.

e4, e5, e6 Rel bimetlico.

e11... Fusvel para voltmetro.

e21... Fusvel para comando.

e71... Rel de proteo.

e8 Segurana de sobretenso.

e91 Fusvel para aquecimento.


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Denominao Aparelho

e92 Termostato para aquecimento.

f1(f11...) Transformador potencial.

f2(f21...) Transformador de corrente.

F25 Transformador de corrente auxiliar.

g11...g14 Voltmetro.

g15... Freqencmetro.

g16 Voltmetro, duplo.

g17 Freqencmetro, duplo.

g18 Sincronoscpio

g19 Contador de horas/ indicador de seqncia de fases.

g21... Ampermetro.

g31 Watmetro.

g32 Medidor de potncia relativa.

g33 Cossifmetro.

g34 Contador watt-hora.

g35 Contador de potncia reativa.

h0 (h02...) Armao de sinalizao desliga.

h1 (h12...) Armao de sinalizao liga.

h2 (h22...) Armao de sinalizao direita/ esquerda.

h3 Armao de sinalizao alarme.

h31 Buzina.

k1... Condensador.

m1 Motor, transformador principal.

m2 Autotransformador.

m31 Transformador de comando.

r91... Aquecedor.

s1... Travamento eletromagntico.

U1... Combinao de aparelhos.


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Denominao Aparelho

R1, S1, T1, N Circuito de comando C.A.

P1, N1 Circuito de comando C.C.

R11, S11, T11, N11 Circuito de medio, tenso, C.A.

R, S, T, N Circuito de medio, corrente, C.A.

A, B Fileira de bornes para AT e MT.

C, D Fileira de bornes para BT.

Indicao literal de elementos

Normas UTE contadores principais e contadores auxiliares. Utilizaremos uma

designao por meio das iniciais que caracterizam sua funo:

S sobe.

D desce.

F frente.

A atrs.

L linha.

T translao.

B broca etc.

E para outros aparelhos:

RT rels de proteo trmica.

RI rels instantneos.

S1, S2, S3, - selecionadores.

R1, R2, R3, - resistncias.


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FU1, FU2, - fusveis.

B (seguido de uma letra ou de uma letra e de um nmero significativo) botes.

Exemplo:

BM (marcha)

Bp1 (parada 1)

Sinalizadores V1, V2.

Transformadores Tr.

Retificadores Rd.

Condensadores Cd.

Placas de bornes (quando houver vrias) B1, B2.

Bornes (identificao individual) 1, 2, 3, 4, etc.

Siglas das principais normas nacionais e internacionais

No projeto, construo e instalao de componentes, dispositivos e equipamentos eltricos,

so adotadas normas nacionais e internacionais, cujas principais abreviaturas, significado e

natureza so apresentados a seguir.

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas Atua em todas as reas tcnicas

do pas. Os textos das normas so adotados pelos rgos governamentais (terminologia),

SB (simbologia), EB (mtodo de ensaio) e PB (padronizao).


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ANSI American Nacional Standards Institute - Instituto de normas dos Estados

Unidos, que publica recomendaes e normas em praticamente todas as reas tcnicas. Na

rea dos dispositivos de comando de baixa tenso, tem adotado freqentemente,

especificaes UL e da NEMA.

BS Britsh Standards Normas tcnicas da Gr-Bretanha, j em grande parte adaptadas

IEC.

CEE International Comissiono on Rules of the Approvel of Electrical Equipment

Especificaes internacionais, destinadas sobretudo ao material de instalao.

CEMA Canadian Electrical Manufactures Association Associao canadense dos

fabricantes de material eltrico.

CSA Canadian Standards Association Entidade canadense de normas tcnicas, que

publica as normas para concesso de certificado de conformidade.

DEMKO Danmarks Elektriske Materiel Kontrol Autoridade dinamarquesa de

controle dos materiais eltricos, que publica normas e concede certificados de

conformidade.

DIN Deutsche Industrie Normen Associao de normas industriais alems. Suas

publicaes so devidamente coordenadas com a VDE.


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IEC International Eletrotechnical Comission Essa comisso formada por

representantes de todos os pases industrializados. Recomendaes da IEC, publicadas por

esta comisso, so parcialmente adotadas pelos diversos pases ou,em outros casos, est se

procedendo a uma aproximao ou adaptao das normas nacionais ao texto destas normas

internacionais.

KEMA Kenring Van Elektrotechnische Materialen Associao holandesa de ensaio

de materiais eltricos.

NEMA National Electrical Manufactures Association -Associao nacional dos

fabricantes de material eltrico (USA).

OVE Osterreichischer Verband fur Elektrotechnik - Associao austraca de normas

tcnicas, cujas determinaes, geralmente, coincidem com as da IEC e VDE.

SEN Svensk Standar Associao sueca de normas tcnicas.

UL Underwriters Laboratories Inc. Entidade nacional de ensaio da rea de proteo

contra incndio nos Estados Unidos, que, entre outros, realiza os ensaios de equipamentos

eltricos e publica as suas prescries.

UTE Union Tecnique de lectricit Associao francesa de normas tcnicas.

VDE Verband Deustscher Elektrotechniker Associao de normas alems, que

publica normas e recomendaes da rea de eletricidade.


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Simbologia para diagramas de comandos eltricos e eletrnicos

A simbologia aplicada generalizadamente nos campos industrial, didtico e outros onde

fatos da natureza eltrica necessitam ser esquematizados graficamente. Tem por objetivo

estabelecer smbolos grficos que devem ser usados para, em desenhos tcnicos ou

diagramas de comandos eletromecnicos, representar componentes e a relao entre estes.

A seguir, sero mostrados smbolos e significados de acordo com as normas ABNT, DIN,

ANSI, UTE E IEC.

Veja a seguir as principais simbologias utilizadas em comandos eltricos:

Fig. 1.7b Principais simbologias utilizadas em comandos eltricos


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MOTORES ELTRICOS

Sempre que necessrio, necessitamos de um equipamento para realizar um determinado

trabalho, utilizamos atuadores, que so dispositivos capazes de converter uma forma de

energia em outra. Assim, podemos classificar esses atuadores em dois grandes grupos a

saber:

Atuadores lineares.

Atuadores rotativos.

Atuadores lineares

Dispositivos que operam em linha, realizando trabalho com movimentos de ida e de volta.

Exemplo: Cilindros pneumticos e/ou hidrulicos

Atuadores rotativos

Dispositivos que desenvolvem trabalho atravz do movimento rotativo de um eixo

Exemplo: Motores pneumticos, hidrulicos, a exploso e eltricos.


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Embora sejam de total importncia todos os tipos de motores citados, centralizaremos

nossos estudos nos motores eltricos, que so o objeto principal para o desenvolvimento do

contedo que estamos tratando.

O motor eltrico tem como funo a energia eltrica em mecnica.Por ter custo reduzido,

devido a sua simplicidade de construo e grande versatilidade de adaptao as cargas dos

mais diversos tipos, o mais usado de todos os tipos de motores.

TIPOS DE MOTORES ELTRICOS

Motores de corrente alternada

So os de maior uso, devido ao fato de a energia eltrica ser normalmente distribuda em

corrente alternada.Classificam-se em dois grupos principais:

Motor sncrono

Motor de induo

Fig. 1.8 - Exemplo ilustrativo de motor eltrico


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Motor sncrono - Funciona com velocidade fixa.Seu uso limitado a grandes potencias,

devido ao seu alto custo em tamanhos menores, ou quando necessria uma velocidade

invarivel.

Motor de induo - usado na grande maioria das maquinas e equipamentos encontrados

na pratica. sem duvida o mais utilizado devido a sua simplicidade, robustez e baixo

custo.Sua velocidade sofre ligeiras variaes em funo da variao da carga mecnica

aplicada no eixo.

Motor de corrente contnua

Motor de custo elevado requer alimentao especial, fonte de corrente continua ou

dispositivos capaz de converter a corrente alternada em corrente continua.Presta-se a

controles de grande flexibilidade e preciso, devido elevada gama de valores de ajuste e

velocidade. O uso deste motor restrito a casos onde tais exigncias compensam o elevado

custo da instalao.

Ligao de cargas a um sistema monofsico

Podemos ligar uma ou mais cargas a um sistema monofsico de duas formas:

Srie.

Paralelo.


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Srie: As dois cargas so atravessadas pela corrente total ou mxima do circuito.A tenso

em cada carga igual metade da tenso aplicada ao circuito, caso as cargas sejam iguais.

Paralelo - A corrente em cada carga igual metade da corrente total do circuito,

considerando-se que as cargas so iguais.A tenso em cada carga igual tenso aplicada

no circuito.

SISTEMA TRIFSICO DE CORRENTE ALTERNADA

Um sistema trifsico formado por associao de trs sistemas monofsicos, de tenses

V1, V2, V3, destacadas entre si, de 120 graus eltricos, assim temos que os atrasos em V1,

Fig. 1.9 - Ligao de cargas num sistema monofsico srie

Fig. 1.10 - Ligao de cargas num sistema monofsico paralelo


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em relao a V2, V3 em relao a vazo iguais a 120 graus considerando um ciclo igual a

360 graus.

Um sistema trifsico equilibrado o sistema no qual as trs tenses V1, V2, V3, tm o

mesmo valor eficaz.Os fatos mencionados so ilustrados figura 1.11

CARACTERSTICAS DE LIGAES ELTRICAS DE SISTEMAS TRIFSICOS

Ligao tringulo ou

Se ligarmos trs sistemas monofsicos entre si, conforme na figura abaixo, poderemos

eliminar trs fios, utilizando apenas um em cada ponto de conexo, ficando o sistema

reduzido a trs fios R, S, T.

Fig. 1.11 - Grfico de sistema trifsico CA

Fig. 1.12 - Ligao tringulo ou


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A tenso entre duas fases quaisquer R, S, T denomina-se a tenso de linha (VL), e a

corrente em cada um destes fios, corrente de linha (IL). Analogamente a tenso em cada

grupo ou elemento do circuito (Z1, Z2 e Z3), denomina-se tenso de fase (VF) e a corrente

em cada um desses elementos, corrente de fase (IF). Na ligao triangulo a tenso de linha

igual tenso de fase e a corrente de linha igual soma (fasorial) das correntes de fase.

de dois elementos do circuito. (Fig. 1.13).

Exemplo:

Um sistema trifsico equilibrado de tenso nominal igual a 220 V, fornece uma corrente de

linha a uma carga trifsica composta por trs cargas iguais ligadas em triangulo, igual a

100A.Determine os valores da tenso e da corrente em cada uma das cargas.

Soluo:

VL = VF IL = IF.1,732

Fig. 1.13 - Tringulo das impedncias, ligao tringulo


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VL = VF = 220 V

IL = IF=1,732 IF = IL/1,372 IF =100A/1,732 IF = 0,58.100A IF = 58A

Ligao estrela ou Y

Se ligarmos um dos fios de cada sistema monofsico a um ponto comum entre os trs, os

trs fios que restam formam um sistema trifsico em estrela.

Esse ponto comum s vezes e aterrado originando um quarto fio denominado neutro,

formando o sistema trifsico em estrela em 4 fios.

As tenses e as correntes so definidas do mesmo modo que na ligao em triangulo.

Assim a corrente em cada fio denomina-se corrente de linha, igual a corrente de cada

elemento e a tenso entre dois fios denomina se tenso de linha igual soma fatorial das

tenses nos elementos ligados a esse fio.

Fig. 1.14 - Ligao estrela ou Y

VL=1.732.VF IL=IF

Assim temos, para cada carga: VF = 220 V e IF = 58A.


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Os voltmetros

V1, V2, V3 medem tenses de fase, enquanto V4 e V5 medem tenso de linha.

Os ampermetros h medem corrente de linha que neste caso igual a corrente de fase.

Exemplo:

Tem se uma carga trifsica de cargas igual ligada a uma rede trifsica. Sabendo que a V em

cada carga 220 V e a I =8 A determine V e I que alimenta a carga trifsica. E da corrente

absorvida.

Soluo:

VL = VF.1,732 VL = 220V.1,732 VL = 381,05V

IL=IF=8 A.

Caractersticas importantes dos motores eltricos

Fig. 1.15 - Tringulo das impedncias, ligao estrela

Assim a alimentao fornece VL = 381,05V e IL = 8 A.


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Denomina-se conjugado (tambm chamado de torque, movimento ou binrio) a medida do

esforo necessrio para girar um eixo.Esse esforo igual ao produto da fora pela

distancia radial do eixo, onde esta aplicada (raio da polia) expresso por:

T=F.A

Onde:

T conjugado ou torque em kgfm (quilo grama fora metro)

F fora aplicada em kgf (quilo grama fora)

A raio da polia (em metros)

Exemplo:

Deseja-se mover uma carga de peso igual a 20 kgf usando um motor eltrico com polia de

dimetro igual a 40 cm. Qual o torque desenvolvido?

Soluo:

T=F. a T=20kgf.0,2m T= 4kgfm

Potencia mecnica


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A potncia exprime a rapidez com a qual a energia ou trabalho aplicado. determinado

dividindo-se o trabalho realizado pelo tempo gasto para faz-lo.A propsito o trabalho (w)

representa o produto da fora aplicada (f) pelo deslocamento(d), assim temos:

P=W/t e W=F.d

Onde:

P - potncia mecnica em kgfm/s (quilo-grama-fora-metro por segundo)

W - trabalho em kgfm (quilo-grama-fora-metro)

d - distncia em m(metros)

t - tempo em s (segundo)

Exemplo:

Um guincho eltrico ergue um peso de 200kgf a uma altura de 15m em 25s. Qual a

potncia do motor do guincho?

Soluo

P = W/t P = F.d/t P = 200kgf.15m/25s P = 120kgfm/s

A unidade usual de potncia mecnica o CV (cavalo vapor) e vale 75kgfm/s. Assim, a

potncia do motor anterior, expressa em CV, ser:


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P (CV) = 120kgfrm/s / 75kgfm/s P(CV) = 1,6 CV

Potncia eltrica

Em um sistema monofsico com carga resistiva, a potncia representa o produto de tenso

da rede pela corrente, dado por:

P =V.I

Em se tratando de sistema trifsico, com carga resistiva, a potncia em cada fase da carga

ser:

PF = VF.IF

A potncia total do sistema trifsico ser igual soma das potncias das trs fases, ou seja,

P =3PF ou 3.VF.IF. Sabendo-se que, para a ligao tringulo, VL= VF .1,732 e IL=IF, a

equao dec potncia para qualquer caso ser:

Esse produto exprime o valor da potncia aparente em sistemas trifsicos (Pa).

Considerando-se cargas reativas, ou seja, onde existe defasagem (atraso ou adiantamento)

da tenso em relao corrente, esta tem que ser levada em considerao. Isso ocorre com

os motores de induo, passando a expresso anterior a valer:


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A potncia eltrica tem como unidade usual o watt (W), com mltiplos e submltiplos,

dentre os quais citamos o quilo watt (kW), cujo valor 1000W. Essa unidade vlida

somente quando se considera a defasagem, caso contrrio teremos o valor da potncia

aparente expresso, cuja unidade de medida usual o voltampre (VA) ou seu mltiplo, o

quilo-volt-ampre (kVA).

Rendimento() - Representa a eficincia com a qual a energia eltrica absorvida

transformada em energia mecnica disponvel no eixo (Pu) e a potncia eltrica absorvida

da rede (Pe), o rendimento ser a relao entre elas , expresso por:

= Pu/Pe ou % = (Pu/Pe).100

Onde:

- rendimento

Pu- potncia mecnica til em W (736.P (CV))

Pe- potncia eltrica em W

Fator de potncia (cos ) - Expressa a relao entre a potncia eltrica real ou ativa (Pe) e

a potncia aparente (Pa). Assim, tem-se:

cos = Pe/Pa

Observao:

1 CV = 736W ou 0,736kW.


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Fator de servios (Fs) - o fator que, aplicado potncia nominal, indica a carga

permissvel que pode ser aplicada continuamente ao motor, sob condies especificadas.

Velocidade nominal - a velocidade (rpm) do motor funcionando potncia nominal, sob

tenso e freqncias nominais.

Corrente nominal (A) - a corrente que o motor funcionando potncia nominal, sob

tenso e freqncia nominais.

Corrente de partida dos motores de induo

A partida dos motores trifsicos de induo dever, sempre que possvel, ser direta, por

meio de contatores. Porm, h casos em que a corrente de partida dos motores elevada,

tendo as seguintes conseqncias prejudiciais:

Queda de tenso elevada no sistema de alimentao da rede. Isso provoca no sistema de

alimentao da rede. Isso provoca perturbaes em equipamentos instalados no sistema.

Elevao no custo da instalao, uma vez que o sistema de proteo e controle (cabos,

contatores etc.), devero ser superdimensionados.

Imposio da concessionria de energia eltrica, que limita a queda de tenso da rede.

Caso o sistema de partida direta no seja possvel, devido s implicaes citadas acima,

pode-se optar por um sistema de partida indireta, a fim de reduzir a corrente de partida.


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Em alguns casos, pode-se necessitar ainda de um alto conjugado de partida, com corrente

de partida baixa, devendo-se ento utilizar um motor de anis.

SISTEMAS DE PARTIDA DE MOTORES ELTRICOS

1) Partida Direta

feito o fechamento, na caixa de ligaes do motor, compatvel com a tenso de

alimentao da rede, em estrela ou tringulo.

O sistema de proteo (fusvel e rel trmico de sobrecarga) escolhido e ajustado a partir

de curvas caractersticas j estudadas e dos valores nominais de corrente e tempo de

acelerao da carga (curvas de conjugado).

A corrente de partida direta dos motores de induo varia de aproximadamente seis a sete

vezes o valor da corrente nominal do motor.

IP 6. IN

Fig. 1.16 - Caixa de ligao de bornes de motor trifsico

Importante:

No caso do motor de anis a corrente diminui e o torque aumenta.

Ip alta >> Tp baixo


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Esquema de fechamento externo de terminais dos motores

a) Seis terminais

b)

Doze

terminais

Fig. 1.17 - Esquema de fechamento externo de terminais 6 terminais

Fig. 1.18 - Esquema de fechamento externo de terminais 12 terminais


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Sistema de partida direta de motores trifsicos

A figura 1.19 ilustra o diagrama principal (fora ou potncia).

A seguir sero apresentadas, em seqncia, as etapas a serem seguidas para elaborao do

circuito de comando. importante ressaltar que o processo descrito para elaborao de

circuitos simples tambm utilizado para circuitos complexos, ficando claro que, uma vez

Fig. 1.19 - Partida direta de motores - diagrama de fora


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entendida a aplicao de tal processo, torna-se extremamente fcil compreendermos de

qualquer circuito de comando.

Necessitamos alimentar a bobina do contator c1 a fim de que ela possa acionar os contatos,

colocando em funcionamento o motor. Para isso, importante observar o valor da tenso

de alimentao da bobina. Caso seja do mesmo valor da tenso da rede, podemos obter as

linhas de alimentao do circuito de comando a partir da prpria rede, conforme mostrado

a seguir. Em caso de valor diferente da rede, devemos utilizar um transformador para obter

o valor de tenso necessrio. Acompanhe os fatos.

A partir de duas linhas de alimentao, protegidas por fusveis, fazer as conexes dos

terminais da bobina.(fig. 1.20).

Podemos observar que, ao energizar a rede trifsica (R, S e T), teremos tenso nas linhas

de comando (R e S), e atravs dos fusveis de proteo (e21 e e22) ser feita a alimentao

instantnea da bobina (c1). A fim de que possamos ter controle sobre os atos de ligar e

Fig. 1.20 - Partida direta de motores - diagrama de comando parcial


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desligar o motor, acrescentaremos ao circuito um boto de comando, com trava ligado em

serie com a bobina,

desencadeando tais efeitos, como

mostrado na figura 1.21.

Podemos utilizar, tambm, botes de comando sem trava, bastando para isso acrescentar

dois elementos, que so, um boto para desligar (b0) e um contato NA do contator, o qual

ter a funo de selo ou reteno, em paralelo com o boto liga (b1), para obtermos a

condio de, ao desacionar o boto liga (b1), a bobina permanecer ligada atravs do selo

(contato na de c1).(fig.1.22).



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Descrio

funcional

Podemos observar que, ao ser energizada a rede trifsica (R, S e T), teremos tenso nas

linhas de comando (R e S), e atravs dos fusveis de proteo (e21 e e22) ser feita a

alimentao dos pontos superior do boto de comando desliga (b 0) e inferior da bobina c1

(lado b). Estando b0 no repouso, seu contato est fechado, mantendo energizados os pontos

superiores do boto liga (b1), e do contato normalmente aberto de c1 ao ser acionado o

boto liga (b1), seu contato se fecha, energizando o ponto superior da bobina c1 (lado a).

Ento, a bobina c1 fica sujeita tenso da rede em seus terminais (a e b), acionando seus

contatos e fechando-os tanto no circuito de fora quanto no de comando. Assim podemos

desacionar b, visto que a corrente eltrica, que alimenta a bobina, fluir atravs do contato

c1, agora fechado. Nessas condies, o motor parte e permanece ligado ate que seja

acionado o boto desliga (b0). Quando isso acontece, interrompido o percurso da

corrente, que flua pelo contato c1, desenergizando a bobina c1 e, em conseqncia disso,



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interrompendo a alimentao do motor ate a sua paralizao. O contato de c1 aberto de b1

desacionado recolocam o circuito na condio de ser dada nova partida.

Com a finalidade de proteger o motor contra sobrecargas, inserimos o contato

normalmente fechado (NF) do rel trmico de sobrecarga em srie com o boto desliga

(b0), passando o circuito de comando a ser o ilustrado na figura 1.23.

Finalmente, so numerados os contatos e apresentada a concluso do circuito de comando,

que ilustrada na figura 1.24.



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Nas ilustraes a seguir, podemos observar trs tipos de

chaves de partida direta Siemens, com a indicao de potncia mxima a ser acionada e

respectivos diagramas e eltricos.

GSP00 e GSP0 Destinam-se ao comando e proteo de motores trifsicos de at 11Kw

(15 CV) em 440 V(CA), nas categorias de utilizao AC2/AC3, podemos, tambm,

manobrar outras cargas. (fig.1.25).

Fig. 1.24 - Partida direta de motores - diagrama de comando completo

Fig. 1.25 - Chave de partida direta Siemens - GSP00 e GSP0 - P15 CV em 440V

Macete: 1234


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GSP1 e GSP2 destinam-se ao comando e proteo de motores trifsicos de at 15kW (20

CV), nas categorias de utilizao AC2/AC3, podendo, tambm, manobrar outras cargas.

(fig.1.26).

CPD destinam-se ao comando e proteo de motores trifsicos de at 375Kw (500 CV)

em 440 V(CA), nas categorias de utilizao AC2/AC3, podendo, tambm, manobrar outras

cargas.(fig.1.27).

Fig. 1.26 - Chave de partida direta Siemens - GSP1 e GSP2 - P20 CV em 440V


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A partir deste ponto, passaremos a analisar outros tipos de diagramas de sistemas de

partidas de motor eltrico, sem, no entanto enumerar passos para a confeco do circuito

Fig. 1.27 - Chave de partida direta Siemens CPD - P500 CV em 440 V

Fig. 1.28 - Diagrama de comando local e comando distncia Chave Siemens - CPD


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de comando. Devemos ter em mente o seguinte; sempre que quisermos impor ao circuito

uma determinada condio de funcionamento, devemos definir inicialmente qual o tipo de

efeito que esperamos obter. Assim, caso queiramos que o efeito seja de acionamento,

devemos inserir ao circuito, ou aos pontos onde desejamos que isso ocorra, contatos

normalmente abertos (NA) ligados em paralelo a esses pontos ou em srie, caso

pretendamos introduzir uma seqncia de operaes.

Caso o efeito esperado seja de bloqueio (desligamento), devemos inserir contatos

normalmente fechados ligados em srie com tais pontos.

PARTIDA DIRETA COM REVERSO

Sabemos que, para um motor trifsico sofrer inverso no seu sentido de giro, devemos

inverter duas de suas fases de alimentao. Isso vezes necessrio para que uma mquina

ou equipamento complete o seu ciclo de funcionamento. Podemos citar como exemplos

portes de garagem, plataformas elevatrias de automveis, tornos mecnicos etc. abaixo

so sugeridos os diagramas de foras (fig.1.29) e comando (fig.1.30) , bem como sua

anlise funcional.


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Anlise

funcional

Estando energizada a rede trifsica (r,s e t), estaremos energizando o borne 95 do rel

trmico de sobrecarga, e os pontos inferiores (lado b) das bobinas c1 e c2, atravs dos

fusveis e21 e e22. o contato NF (95.96)do rel trmico de sobrecarga ligado em srie

como contato NF dos botes conjugados (b1e b2). Estes garantem energizados os contatos

na de b1, b2, c1 e c2 de nmeros 3-4 e 13-14, respectivamente. Pelo fato de serem

conjugados os botes b1 e b2, ao pressionar um deles desencadeada a ao de abrir o seu

Fig. 1.29 - Partida direta com reverso de motores - diagrama de fora

Fig. 1.30 - Partida direta com reverso de motores - diagrama de comando


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contato NF e em seguida fechar o contato na. Como existe dependncia nos dois braos do

circuito de tais botes, ao acionar b1, bloqueia-se a bobina c2, atravs do NF de b1, e

pressionando b2, bloqueia-se a bobina c1, atravs do NF de b2 . a essa dependncia

denominamos intertravamento eltrico. Os contatos NF (21e22) de c1 e c2 tem funo

anloga dos botes (NF de b1 e de b2). Isso necessrio, pois os contatores (c1 e c2) no

podem ser ligados simultaneamente sob pena de ocorrer um curto-circuito entre duas fases

do sistema, caso isso acontea. em algumas complicaes so usados contatores dotados de

uma trava mecnica (pino), que impede a ligao simultnea destes. nesse caso,

denominado intertravamento mecnico.

Assim, acionando b1 energizada a bobina c, atravs do NF de c2. o contato NF de c1

(21e22) abre, bloqueando a bobina c2, e o na (c1-13,14) faz o selo da bobina c1. no

circuito de fora, c1fecha os contatos na, alimentando os contatos do motor, fazendo-o

partir e permanecer ligado em um determinado sentido de giro.

Quando for necessria a mudana no sentido de giro do motor, deve-se acionar b0,

desligando a bobina c1. Assim, o contato c1 (13e14) abre, desfazendo o selo da bobina c1

e o contato Z (21,22) fecha, permitindo que a bobina c2 seja ligada. Agora, acionando b2,

a bobina c2 energizada atravs de contato c1(21,22). O contato c2 (21,22) abre

bloqueando a bobina c1, o contato c2 (13, 14) fecha fazendo o selo da bobina c2. No

circuito de fora, c2 fecha os contatos na, proporcionando a inverso das fases s e t e a

mudana no sentido de giro do motor. Caso haja, em algum instante, uma sobrecarga no

motor, o rele trmico aciona seu contato NF (95, 96), fazendo-o abrir e desenergizar a

bobina que estiver ligada (c1, ou c2).


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Na fig. 1.31 mostrada, a titulo de ilustrao, uma chave de partida direta com reverso

semens 3td, que se destina ao comando e proteo de motores trifsicos de at 375kw (500

CV) em 440 V(CA), acoplados a maquinas que partem a vazio ou com a carga, podendo a

reverso se dar fora do regime de partida nas categorias de utilizao ac2/ac3 ou dentro, na

categoria de utilizao AC4.

Sistema de partida estrela-tringulo de motores trifsicos

Condies essenciais:

O motor no pode partir sob carga. Sua partida deve se dar a vazio ou com conjugado

resistente baixo e principalmente constante.

Fig. 1.31 - Painel para partida direta com reverso Siemens 3TD - P375 CV em 440 V


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O motor deve possuir, no mnimo, seis (6) terminais e permitir a ligao em dupla

tenso, sendo que a tenso da rede deve coincidir com a tenso do motor ligado em

tringulo.

A curva de conjugados do motor dever ser suficientemente grande para poder garantir

a acelerao da mquina de at, aproximadamente, 95% da rotao nominal, com a

corrente de partida.

Caracterstica fundamental

Na partida, ligao estrela, a corrente fica reduzida a aproximadamente 33% do valor da

corrente de partida direta, reduzindo-se tambm o conjugado na mesma proporo. Por esta

razo, sempre que for necessria uma partida estrela-tringulo, dever ser usado um motor

com curva de conjugado elevado. O conjugado resistente da carga no pode ser maior que

o conjugado de partida do motor, nem a corrente no instante de comutao de estrela para

tringulo poder ser de valor inaceitvel. Por essa razo, o instante de comutao deve ser

criteriosamente determinado, para que esse sistema de partida seja vantajoso nas situaes

onde o sistema de partida direita no possvel. Na pgina seguinte, so ilustradas duas

situaes de partida estrela-tringulo de motor trifsico. Uma, com alto conjugado

resistente de carga (situao A), onde o sistema de partida no se mostra eficaz, pois

perceba que o salto da corrente, no instante da comutao (85% da velocidade), elevado

representando cerca de 320% de aumento no seu valor, que era de aproximadamente

190%, isso no nenhuma vantagem.


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Outra, com conjugado resistente de carga bem menor (situao B), onde o sistema se

mostra eficiente, pois o salto de corrente, no instante da comutao (95% da velocidade),

no significativo, passando de aproximadamente 50% para 170%, valor praticamente

igual ao da partida. Isso uma vantagem, se considerarmos que o motor absorveria da rede

aproximadamente 600% da corrente nominal, caso a partida fosse direta. (Graf. 1).

Graf. 1 - Curvas de conjugado e de corrente de partida de motores em Y/


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A seguir so mostrados os diagramas de fora (Fig. 1.32) e comando (Fig 1.33) de um

sistema de partida estrela-tringulo, bem como sua anlise funcional.

Anlise funcional

Estando energizada a rede trifsica (R, S, e T), estaremos energizando o borne 95 do rel

trmico de sobrecarga, e os pontos inferiores (lado b) das bobinas C1, C2, C3 e d1 atravs

dos fusveis e21 e e22. O contato NF (95, 96) do rel trmico de sobrecarga, ligado em

srie com o contato NF (1, 2) do boto desliga (b0), proporciona a energizao dos bornes

superiores do boto liga (b1) e dos contatos NA e C1 (13 e 43). Acionando b1, so

energizadas as bobinas de C2 e d1, atravs dos contatos NF de C3 (21, 22) e d1 (15, 16). O

rel de tempo (d1) inicia a contagem, tendo como referncia o perodo pr-ajustado, para

operar seu contato NF (d1 -15, 16). C2 por sua vez abre o contato NF (21, 22), fechando os

contatos NA (13, 14 e 43, 44), cujas respectivas funes so garantir o bloqueio de C3enquanto o motor estiver em regime de partida (estrela), fazer o selo da bobina C2 e

Fig. 1.32 - Partida Y/ de motores - diagrama de foraFig. 1.33 - Partida Y/ de motores - diagrama de comando


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energizar a bobina C1. Sendo a bobina C1 energizada, atravs do contato NA de C2 (43,

44), so acionados os contatos NF (21, 22) e NF (13, 14 e 43, 44), cujas respectivas

funes so impossibilitar o acionamento de C2 aps a comutao de estrela para tringulo,

a menos que seja acionado o boto desliga (b0), selo da bobina C1, e condio de

acionamento para C3 logo aps a desenergizao de C2 (comutao de estrela para

tringulo).

No circuito de fora, estando energizados C2 e C1, o motor encontra-se em regime de

partida (ligao estrela), recebendo em cada grupo de bobina aproximadamente 58% da

tenso da rede. Com a reduo no valor da tenso aplicada, a corrente e o conjugado so

tambm reduzidos mesma proporo.

Decorrido o tempo pr-ajustado em d1, seu contato NF (15, 16) acionado (abre), sendo

desenergizadas as bobinas C2 e d1. C2 abre os contatos NA (13, 14 e 43, 44) e fecha o

contato NF (21, 22), oportunidade na qual C3 energizado, visto que o contato NA de C1

(43, 44) permanece fechado. Uma vez desenergizada a bobina d1, seu contato NF (15, 16)

retorna posio de repouso (fecha); porm, o contato NF de C3 (21, 22) impede o seu

religamento bem como o de C2. Caso ocorra uma sobrecarga, tanto na partida quanto em

normal, o rel trmico de sobrecarga aciona seu contato NF (95, 96), desenergizando

qualquer bobina que esteja ligada (C1, C2 ou d1). Se for necessrio desligar o motor em

qualquer instante, podemos faz-lo atravs do boto desliga (b0).

No circuito de fora, estando energizados C1 e C3, o motor encontra-se em regime de

marcha (tringulo), com os seus grupos de bobina sendo alimentados diretamente pela

tenso da rede e os valores de corrente e conjugado prximos do nominal. O ajuste do rel


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trmico de sobrecarga feito a 58% do valor da corrente nominal do motor e do rel de

tempo, um valor suficiente para a partida (prximo de 90% da velocidade).

Conforme feito anteriormente, ilustrada na figura 1. 34, a ttulo de exemplo, a chave

estrela-tringulo 3TE, SIEMENS, que se destina ao comando e proteo de motores

trifsicos de at 375kW (500CV) em 440V (CA), na categoria de utilizao AC3,

acoplados a mquinas que partem em vazio ou com conjugado resistente baixo e

praticamente constante, tais como mquinas ferramentas clssicas, para madeira e

agrcolas.

Fig. 1.34 - Painel para partida Y/ Siemens 3TE - P375 CV em 440 V


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Fig. 1.35 - Diagrama F&C - Painel para partida Y/ Siemens 3TE - P375 CV em 440 V


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Sistema de partida com autotransformador (compensadora) de motores trifsicos

A chave compensadora pode ser usada para partida de motores sob carga. Com ela,

podemos reduzir a corrente de partida, evitando sobrecarga na rede de alimentao,

deixando, porm, o motor com um conjugado suficiente para a partida e acelerao. A

reduo de tenso conseguida a partir de um autotransformador, que possui normalmente

taps de 50%, 65% e 80%. Para os motores que partirem com tenso reduzida, a corrente e o

conjugado de partida devem ser multiplicados pelos fatores K1 (fator de multiplicao da

corrente) e K2 (fator de multiplicao do conjugado) obtidos no grfico abaixo. (Graf. 2)

Ex

em

plo

:

Graf. 2 - Curvas de tenso partida de motores com chave compensadora


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Para 85% da tenso nominal:

Ip/In*85% = K1*Ip/In*100% = 0,8*Ip/In*100%

C/Cn*85% = K2*C/Cn*100% = 0,64*C/Cn*100%

O Grf. 3 ilustra as caractersticas de desempenho de um motor de 425CV, 6 plos, 4160V,

quando parte com 85% da tenso.

Graf. 3 - Curvas de rotao de um motor de 425 CV, seis plos, 4160 V.


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A seguir, e apresentado e feita uma anlise dos circuitos de fora (Fig. 1.36) e comando

(Fig. 1.37) para partida compensada automtica de um motor trifsico.

Fig. 1.36 - Partida Y/ de motores - diagrama de fora


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Anlise funcional

Estando energizada a rede trifsica (R, S e T), estaremos energizando o borne 95 do reltrmico de sobrecarga, e os pontos inferiores (lado b) das bobinas C1, C2, C3 e d1 atravsdos fusveis e21 e e22. O contato NF (95, 96) do rel trmico de sobrecarga, ligado emsrie com o contato NF (1,2) do boto desliga (b0), proporciona a energizao dos bornessuperiores do boto liga (b1) e dos contatos NA de C1, C2 e C3 (13). Acionando b1, soenergizadas as bobinas de d1 e C1, atravs dos contatos NF de C2 (61, 62), d1 (15, 16) e C2(21, 22). O rel de tempo (d1) inicia a contagem, tendo como referncia o perodo pr-ajustado, para operar seu contato NF (d1-15, 16). C1, por sua vez, abre o contato NF (21,22), fazendo o bloqueio de C2, e fecha os contatos NA (13, 14 e 43, 44), tendo comorespectivas funes selo de C1, d1, e energizao de C3. Uma vez ligado C3 fecha seuscontatos NA (13, 14 e 43, 44), que tm ambos a funo de selo, isto , manter C3 ligadoindependentemente da desenergizao de C1.

Fig. 1.37 - Partida Y/ de motores - diagrama de comando


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No circuito de fora, com C1 e C3 ligados, o motor encontra-se em regime de partidacompensada, com C1 alimentado o autotransformador trifsico, com a tenso da rede, eeste fornecendo tenso reduzida ao motor atravs de seus taps (derivaes).

Decorrido o tempo pr-ajustado em d1, seu contato reversvel (15,16) acionado (abre),sendo desenergizada a bobina C1 e fecha (15, 18) energizando a bobina C2 atravs docontato NF de C1 (21, 22). C2 abre os seus contatos NF (21, 22-31, 32-e 61, 62) fazendo,respectivamente, o bloqueio da bobina C1, desligamento da bobina C3 e desligamento dabobina d1, e fecha os contatos NA (13, 14 e 43, 44) que tm a funo de selo, ou seja,manter C2 ligado. Perceba que no instante da comutao, o rel de tempo desliga apenas abobina C1, ficando energizada a bobina C3, mantendo assim o motor sob tenso atravs dosenrolamentos de cada coluna do autotransformador. Isso faz com que seja reduzido o picode corrente no instante da comutao (insero da bobina C2), pois o motor no desligado.

No circuito de fora, com C2 ligado, o motor encontra-se em regime de marcha, isto comos valores de corrente e conjugado nominais.

O rel trmico de sobrecarga dever ser ajustado para o valor da corrente nominal domotor, e o rel de tempo para um valor tal que garanta a acelerao do motor ataproximadamente 80% da velocidade.

Mais uma vez, ilustramos o sistema de partida compensada (Fig. 1.38) com uma chavecompensadora CAT, Siemens, que se destina ao comando e proteo de motores trifsicosde at 375KW (500CV) em 440V (CA) na categoria de utilizao AC3, acoplados amquinas que partem com aproximadamente metade de sua carga nominal, tais comocalandras, compressores, ventiladores bombas e britadores. (Fig 1.38)


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Fig. 1.38 - Painel para partida chave compensadora Siemens CAT - P375 CV em 440 V


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Comparao entre chaves estrela-tringulo e compensadoras automticas

Estrela-tringulo automtica

Vantagens:

muito utilizada por ter custo reduzido; Nmero ilimitado de manobras;

Os componentes ocupam pouco espao;

Reduo da corrente de partida para aproximadamente 33% do valor da corrente departida direta.

Desvantagens:

S pode ser aplicado a motores com, no mnimo, seis terminais.

A tenso da rede deve coincidir com a tenso do motor em tringulo.

Reduo do conjugado de partida para 33%. Pico de corrente no instante da comutao de estrela para tringulo, que deve acontecer

no mnimo a 90% da velocidade, para que no seja alto.

Fig. 1.39 - Diagrama F&C - Painel para chave CAT 1.0Z.0 at 1.Z1.0 e CAT 2.1Z.0 at 14.12.8


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Compensadora automtica

Vantagens:

O motor parte com tenso reduzida e o instante da comutao, ou seja, segundo pico decorrente, bem reduzido, visto que o autotransformador, por um curto intervalo detempo, torna-se uma reatncia, fazendo com que o motor no seja desligado.

possvel a variao dos taps do autotransformador, variando o valor da tenso nosterminais do motor, proporcionando assim uma partida satisfatria.

Desvantagens:

Nmero limitado de manobras. O autotransformador determinado em funo dafreqncia de manobras;

Custo elevado devido ao autotransformador;

Construo volumosa devido ao tamanho do autotransformador, necessitando quadros

maiores, elevando assim o seu custo.

Comutao polar de motores trifsicos

Existem aplicaes em que necessitamos de motores com velocidades diferentes paradesenvolver determinados tipos de tarefas. Para essas aplicaes podemos utilizar motoresdiferentes ou, a fim de reduzir o custo da instalao e obter economia de espao emmquinas, motores nicos; isto , motores que, dependendo da forma com que so ligados,giram em baixa ou em alta velocidade. Isto pode ser conseguido com os motores quepossuem duplo enrolamento, ou com os motores que tm uma caracterstica se fechamentointerno diferenciada denominada ligao dahlander.

Para o primeiro grupo citado, ou seja, motores com enrolamentos separados, so mostradosabaixo (Fig. 1.40) as caractersticas de ligao externa, a ttulo de exemplo, de um motortrifsico, quatro e seis plos (4/6), de velocidades prximas de 1800/1200 rpm,respectivamente.


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Para o segundo grupo esto ilustradas, na figura 1.41, as ligaes externas de um motortrifsico com ligao dahlander, de quatro e oito plos (4/8), com velocidades prximas de1800/900 rpm, respectivamente.

Fig. 1.40 - Ligaes de motor com enrolamento separado, 4/6 plos, e 1800/1200 rpm.

Fig. 1.41 - Ligaes de motor com ligao dahlander 4/8 plos, e 1800/900 rpm.

Observao

A diferena bsica entre um motor com enrolamento separado e com ligao dahlander ,que, neste ltimo, as polaridades so uma o dobro da outra, tendo como conseqnciavelocidades com a mesma relao de dobro.


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A seguir so mostrados os diagramas de fora (Fig. 1.42) e comando (Fig. 1.43) paracomutao polar de motores trifsicos, com ligao dahlander, 4/8 plos, comandado porbotes.

Fig. 1.42 - Partida de motor com ligao dahlander 4/8 plos diagrama de fora


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Anlise funcional

Estando energizada a rede trifsica (R,S e T), estaremos energizando o borne 95 do reltrmico de sobrecarga (e1)e os pontos inferiores (lado b) das bobinas C1, C2 e C3 atravsdos fusveis e21 e e22. O contato NF (95, 96) do rel trmico de sobrecarga (e1), ligado emsrie com o contato NF (95, 96) do rel trmico de sobrecarga (e5) e contato NF (1, 2) doboto desliga (b0), proporciona a energizao dos bornes superiores dos contatos NF (1,2)dos botes b1 e b2 e NA (13, 14) dos contatores C1 e C2. Os contatos NA (3, 4) dos botesliga (b1 e b2) so energizados atravs dos contatos NF (1, 2) de b2 e b1, respectivamente,criando assim um intertravamento eltrico entre esses pontos. Acionando b1, energizamos abobina C1, atravs dos contatos NF (21, 22) de C3 e C2, cuja funo impedir oacionamento do motor em baixa rotao quando este estiver girando em alta rotao. Uma

Fig. 1.43 - Partida de motor com ligao dahlander 4/8 plos diagrama de comando


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vez energizado, C1 abre seu contato NF (21, 22), fazendo o bloqueio dos contatores de altarotao, funo anloga descrita para os contatos NF de C3 e C2, e fecha o contato NA(13, 14), fazendo o seu selo.

No circuito de fora, estando C1 energizado, os terminais 1, 2 e 3 do motor recebemalimentao trifsica, atravs do rel trmico de sobrecarga (e1), e este gira em baixarotao.

Para que ocorra o acionamento do motor em alta rotao necessrio acionar o botodesliga (b0), e, em seguida, o boto liga (b2)

Quando isso feito, C1, desenergizado, colocando na posio de repouso seus contatos,NA (13, 14) e NF (21, 22). Oportunamente, com b2 acionado, energizada a bobina C2atravs do contato NF de C1 (21, 22). C2 abre seu contato NF (21, 22), bloqueando C1, efecha seus contatos NA (43, 44) energizando a bobina C3 e (13, 14), fazendo o selo deambas. C3 energizado, abre o seu contato NF (21, 22) de funo anloga do NF de C2 (21,22).

No circuito de fora, C2 fecha em curto os terminais 1, 2 e 3 do motor e C3 alimenta osterminais 4, 5 e 6 com a rede trifsica, atravs do rel trmico de sobrecarga e5. O motorgira em alta rotao.

Sistemas de frenagem de motores trifsicos

Em determinadas aplicaes, necessitamos da parada instantnea do motor que aciona a

mquina ou dispositivo, a fim de garantir preciso do trabalho executado. Podemos citar,

como exemplo, o processo de usinagem de uma determinada pea, no qual a ferramenta

avana usinando at um determinado ponto, quando ento, ao alcan-lo, deve parar. Num

sistema comum de parada do motor, a ferramenta ainda avanaria por um determinado

intervalo de tempo, necessrio para fazer com que a inrcia de movimento do eixo seja


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vencida pelo conjugado resistente de carga. Podemos obter a parada instantnea do motor

por dois mtodos: frenagem por contracorrente e por corrente retificada.

No sistema de frenagem por contracorrente, um dispositivo acoplado ao eixo do motor

mantm um contato NA, fechado, por ao de fora centrfuga, sendo que o momento de

sua abertura pode ser ajustado externamente (fora que o mantm aberto).

No sistema de frenagem por corrente retificada, aplica-se corrente contnua ao estator do

motor trifsico obtendo um campo magntico fixo, fazendo com que o rotor (eixo) pare.

Ambos os sistemas requerem um circuito de comando que identifique o momento da

parada e efetive a alimentao do dispositivo de frenagem.

Frenagem de motores trifsicos por contracorrente

A seguir e apresentado e feita uma anlise dos circuitos de fora (Fig. 1.44) e comando

(Fig. 1.45) para frenagem de motores trifsicos por contracorrente.


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Anlise funcional

Ao ser energizada a rede trifsica (R, S e T, 0), teremos tenso nas linhas de comando (R e

S), e atravs dos fusveis de proteo (e21 e e22), ser feita a alimentao do ponto superior

do boto de comando desliga (b0) e do contato NA de C2 (13, 14), atravs do contato NF

(95, 96) do rel trmico de sobrecarga, e inferior (lado b) das bobinas C1 e C2. Estando b0

no repouso, seu contato NF (1, 2) est fechado e o NA (3, 4) aberto, mantendo energizados

os pontos superiores do boto liga (b1) e do contato normalmente aberto de C1 (13, 14). Ao

Fig. 1.45 - Frenagem de motores trifsicos por contracorrente diagrama de comando


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acionarmos o boto liga (b1) seu contato se fecha, energizando o ponto superior da bobina

C1 (lado a) atravs do contato NF de C2 (21, 22). C1 abre seu contato NF (21, 22)

bloqueando C2 e fecha seu NA (13, 14) fazendo seu selo.

Nessas condies, o motor parte e permanece ligado, fazendo com que o dispositivo de

frenagem (e3) feche seu contato NA (3, 4) por ao da fora centrfuga. Quando acionamos

o boto desliga (b0), provocando a parada do motor, interrompido o percurso da corrente,

que flua pelo contado NA de C1 (13, 14), desenergizado a bobina (C1) e energizando o

contato NA de e3 (3, 4), com a abertura do contato NF (1, 2) e fechamento do contato NA

(3, 4) de b0, respectivamente. Uma vez desligado, C1 fecha seu contato NF 921, 22),

permitindo assim a energizao da bobina C2. O contato NF de C2 (21,22) abre,

bloqueando C1, e o contato NA de C2 (13, 14) fecha, fazendo o seu selo. Como C2 inverte o

sentido de rotao do motor, a velocidade deste tende a diminuir drasticamente nesse

instante. Com a diminuio da velocidade o dispositivo de frenagem e3 abre seu contato

NA (3, 4), desligando C2 e fazendo com que o motor permanea parado.

O uso desse sistema de frenagem limitado pela potncia do motor, visto que, no alto da

frenagem, solicitada uma corrente muito alta da rede.

Frenagem de motores trifsicos por corrente retificada

A seguir feita a apresentao e anlise dos circuitos de fora (Fig. 1.46) e comando

(Fig. 1.47) para frenagem de motores trifsicos por corrente retificada.


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Fig. 1.46 - Frenagem de motores trifsicos por corrente retificada diagrama de fora

Fig. 1.47 - Frenagem de motores trifsicos por corrente retificada diagrama de comando


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Anlise funcional

Ao ser energizada a rede trifsica (R, S, T), teremos tenso nas linhas de comando (R e S),

e atravs dos fusveis de proteo (e21 e e22), ser feita a alimentao do ponto superior do

boto de comando desliga (b0), contato NF (1, 2) e NA (3, 4), atravs do contato NF (95,

95) do rel trmico de sobrecarga, e inferior (lado b) das bobinas C1 C2 C3 C4, e bornes dos

sinaleiros V1, V2, e V3. Estando b0 no repouso, seu contato NF (1, 2) fechado e o NA (3, 4)

aberto, mantendo energizado os pontos superiores do boto liga (b1), do boto liga (b2), dos

comandos NA de C1 (13, 14) e de C2 (13, 14), atravs dos contatos NF de C3 (21, 22) e C4

(21, 22). Ao ser acionado o boto liga, seu contato NF (1, 2) abre, bloqueando C2 e o

sinaleiro V2 e o NA fecha, energizando C1 e o sinaleiro V1, atravs do contato NF de C2

(21,22). Ao ser energizado, C1 abre seu contato NF (21,22), cuja funo manter o

bloqueio de C2 e V2 e fecha seu contato NA (13,14), fazendo seu selo.

No circuito de fora, energizando C1, o motor assume a condio de partida direta e

permanece ligado com sentido de giro determinado, por exemplo, sentido horrio.

Quando for necessrio desligar o motor, dever ser acionado o boto desliga. Ao ser

acionado, b0 abre seu contato NF (1,2) desligando C1 e V1, e fecha seu contato NA (3,4)

energizando as bobinas C3 C4 e o sinaleiro V3. Sendo desenergizado, C1 volta posio de

repouso, mantendo aberto seu contato NA (13,14) e fechando seu contato NF (21,22).

No circuito de fora, sendo energizados C3 e C4, alimenta-se o transformador (Tr), cuja

funo fornecer tenso reduzida para a ponte retificadora (Rd), que converte essa tenso

de entrada alternada em contnua, conectando-a aos terminais do motor atravs do fusvel


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e3, respectivamente. Assim, ao receber corrente contnua no estator, o rotor desacelerado

e o motor para imediatamente.

Acionando-se o boto liga (b2) C2 e energizado, invertendo o sentido de giro do motor. A

frenagem ocorre da mesma forma descrita anteriormente, ou seja, aciona-se b0 desligado o

motor e energizando o sistema de freio.

Sistema de localizao de contatos

A fim de facilitar a localizao dos contatos nos diagramas de comando eltrico, podem ser

inseridas tabelas de localizao abaixo das bobinas dos contadores, que indicam a linha ou

coluna onde o contato NA ou NF se encontra. Poderemos entender isso mais facilmente

com o exemplo da figura 1.48.

Fig. 1.48 - Sistema de localizao de contatos


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Podemos perceber pelo exemplo que, ao ser energizada a bobina C1, sero desencadeadas

aes de abertura e fechamento de contatos vistas na tabela abaixo nas linhas 3 e 7 e fecha

seus contatos NA nas linhas 2 e 5.

Partida consecutiva automtica de motores trifsicos

A seguir e feita a apresentao e a anlise dos circuitos de fora (Fig. 1.49) e comando

(Fig. 1.50) para partida consecutiva de motores trifsicos.

Fig. 1.49 - Partida consecutiva automtica de motores trifsicos diagrama de fora


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Anlise simplificada do funcionamento

Os fusveis (e21 e e22) energizam as linhas de comando. O lado (b) das bobinas d1, C1, d2,

C2 e C3 j se encontram energizados pelo fusvel e22. Acionando o boto liga (b1) energiza-

se d1 e C1 atravs dos contatos NF de e4, e5, e6, e b0, ligados em srie. O contator C1 fecha

um contato na linha 3, fazendo seu selo, e outro na linha 4, dando condio de energizar C2

assim que o rel de tempo d1 fechar seu contato nessa mesma linha (4). Assim, temos

acionado o sistema de partida direta do motor (m1).

Fig. 1.50 - Partida consecutiva automtica de motores trifsicos diagrama de comando


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Decorrido o tempo pr-ajustado em d1, seu contato na linha 4 se fecha, energizando as

bobinas C2 e d2. O rel de tempo d2 comea a contar o tempo pr-ajustado para fechar seu

contato na linha 6, enquanto C2 fecha um contato na linha 5, fazendo seu selo, e outro na

linha 6, dando condio de C3 ligar assim que d2 fechar seu contato. Com isso acionado o

motor (m2).

Decorrido o tempo pr-ajustado em d2 seu contato na linha 6 se fecha, energizando a

bobina C3. Uma vez energizada, C3 fecha um contato na linha 7, fazendo o seu selo. Dessa

forma, o motor (m3) acionado.

Sistema de partida com acelerao retrica automtica

Caso a partida direta seja inconveniente e o conjugado de acelerao em partida estrela

tringulo insuficiente, a seleo do motor pode recair num motor de rotor bobinado. Para

partida de um motor de rotor bobinado, um reostato externo ou grupo de resistores externo

conectado ao circuito rotrico atravs de um conjunto de escovas e anis deslizantes. Tal

resistncia retrica adicional mantida no circuito, durante a partida, para diminuir a

corrente de partida e aumentar os conjugados. possvel, ainda regular o valor da

resistncia externa, de forma a obter o conjugado de partida igual ao prprio conjugado

mximo.

Abaixo ilustrada a curva caracterstica torque x velocidade de um motor de anis partindo

com reostato.


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A

resi

st

nci

a

ext

ern

a

gra

dua

lmente reduzida, durante o perodo de acelerao, medida que aumenta a velocidade do

motor. Quando o motor atinge sua velocidade nominal, a resistncia totalmente retirada

do circuito e o enrolamento rotrico curto-circuitado, passando o motor a comportar-se

como um motor de gaiola.A insero da resistncia adicional pode se dar de trs formas:

Manual atravs de reostato, podendo ser a resistncia slida ou lquida.

Semi-automtica, atravs de banco de resistores, curto-circuitados por contatores,

comandados por botes.

Automtica, atravs de banco de resistores, curto-circuitados por contatores,

comandados por rels de tempo.

A seguir so mostrados os diagramas de fora e comando para partida de motor trifsico de

rotor bobinado, com comutao automtica de banco de resistores.

Graf. 4 - Curvas torque x velocidade de um motor de anis partindo com reostato


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Fig. 1.52 - Partida de motor de rotor bobinado, comutao automtica - resistores - comando

Fig. 1.51 Partida de motor de rotor bobinado, comutao automtica - resistores - fora


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Anlise funcional

Estando energizada a rede trifsica (R, S e T), estaremos energizando o borne 95 do rel

trmico de sobrecarga e os pontos inferiores (lado b) das bobinas C1, C11, C12, C13, d1, d2,

d3, atravs dos fusveis e21 e e22. O contato NF (95, 96) do rel trmico de sobrecarga,

ligado em srie com o contato NF (1, 2) do boto desliga (b0), proporciona a energizao

dos bornes superiores do boto liga (b1) e do contato NA de C1 (13). Acionando b1,

energizamos a bobina C1, atravs dos contatos NF (21, 22) de C1, C12, e C13. C1 fecha seu

contato NA (13,14), fazendo o selo de sua bobina e energizando os bornes superiores dos

contatos NA de C13 (31), d1 (18), C11(13), C12(13), d3(43), C11(43), C12(43) e NF de

C11(31) atravs do contato NF de C13(31,32). Assim, a bobina do rel de tempo d1

energizada atravs do contato NF de c11 (31,32). Passando a contar o tempo ajustado para

fechar seu contato NA (15,18). Decorrido o tempo ajustado, d1 fecha o seu contato,

fazendo energizao da bobina C11 atravs do contato NF de C12(31,32). C11 abre seus

contatos NF (21,22 e 31,32), cujas funes so garantir que o motor parta com toda a

resistncia inserida e desenergizar a bobina de d1, respectivamente, e fecha seus contatos

NA (13,14) fazendo o selo de sua bobina e (43,44) energizando a bobina do rel de tempo

d2 atravs do contato NF de d3 (31,32).

Nessas condies, no circuito de potncia, temos que o motor alimentado com as trs

fases da rede, comea a partir com toda a resistncia inserida e, logo em seguida,

acelerado com a entrada de c11 que curto-circuita parte da resistncia.

O rel de tempo d2 depois de decorrido o tempo ajustado, fecha seu contato NA (15,18),

energizando a bobina c12 que absorve seus contatos NF (21,22 e 31,32), cujas respectivas


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funes so garantir a partida do motor com toda resistncia inserida e bloquear a

alimentao do contato NA de d3 (13,14), evitando a energizao da bobina C13. C12

tambm fecha seus contatos NA (13,14 e 43,44) com as respectivas funes d fazer o selo

de sua bobina e energizar a bobina de d3

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Circuitos de comando e automação 2