Instalação de Sistemas Eletroeletrônicos Industriais I · tempo de partida do motor ... Dimensionamento de Fusíveis 1) ... IV pólos, supondo que o seu tempo de partida seja de

Curso de Formação Profissional Aprendizagem Industrial em Manutenção

Elétrica Industrial – Módulo I

Raphael Roberto Ribeiro Silva

Instalação de Sistemas

Eletroeletrônicos Industriais I

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.

Instalação de Sistemas Eletroeletrônicos Industriais I

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


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


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.


Dispositivos de Proteção Elétrica


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 curto-

circuito 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.


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.


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).


Tipos de Fusíveis

1 – Fusível de Cartucho


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


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 desprende-

se em caso de queima,

podendo ser visto pelo visor da

tampa.


Tipos de Fusíveis

3 – Fusível NH

O fusível NH é usado nos mesmos casos do Diazed, porém é fabricado de

6 a 1.250 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.


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. . 𝑰𝒇𝒖𝒔í𝒗𝒆𝒍 ≥ 𝟏, 𝟐 ∗ 𝑰𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 : deve-se dimensionar para uma corrente no

mínimo 20% superior a corrente nominal (In) do motor.




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).


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.


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:

𝐼𝐷 = 𝐹𝑠 ∗ 𝐼𝑁


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.



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.



A corrente de ajuste é dada pelo produto do fator de serviço do motor pela

corrente nominal.

𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 = 𝐹𝑠 ∗ 𝐼𝑁


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.


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.


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.


Relé de Segurança


Dispositivos de Manobra


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.


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.


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.


Botoeira Sem Retenção


Botoeira Com Retenção

Interruptor ou Chave com retenção (ou trava): uma vez acionada, seu

retorno à situação anterior somente acontece com um novo acionamento.


Botoeira com Contatos Múltiplos

Chaves de contatos múltiplos com ou sem retenção: São chaves com

vários contatos NA e/ou NF agregados.

Chaves seletora: possui duas ou mais posições e permite selecionar entre

várias posições em um determinado processo com (C) ponto de contato

comum


Chave Auxiliar


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


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.


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


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


Sensores

1 – Barreira Fotoelétrica


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).


Sensores


Sensores


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.


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.


Sentinelas


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.


Relé de Tempo


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.


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.


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.








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.


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.


Sinalizador Sonoro

Podemos utilizar como sinalização sonora as sirenes, quando precisamos

de maior potencia sonora, ou buzzers, quando necessitamos de menor

intensidade de som.


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.


Dispositivos de Conexão


Conector SAK


Tomada Industrial (STECK)


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