Comandos elétricos 2002

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  • SENAI-PE

    2

    Comandos Eltricos

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    3

    Federao das Indstrias do Estado de Pernambuco Presidente Jorge Wicks Crte Real

    Departamento Regional do SENAI de Pernambuco Diretor Regional Antnio Carlos Maranho de Aguiar

    Diretor Tcnico Uaci Edvaldo Matias

    Diretor Administrativo e Financeiro Heinz Dieter Loges

    Ficha Catalogrfica

    537 SENAI.DR.PE. Comandos Eltricos. S474c Recife, SENAI.PE/DITEC/DET, 2002. 130p. il.

    1. ELETRICIDADE 2. MAGNETISMO 3. ELETROMAGNETISMO I. Ttulo

    Direitos autorais exclusivos do SENAI. Proibida a reproduo parcial ou total, fora do Sistema, sem a expressa autorizao do seu Departamento Regional.

    Reformulada em abril de 2003.

    SENAI Departamento Regional de Pernambuco Rua Frei Cassimiro, 88 Santo Amaro 50100-260 - Recife PE Tel.: 81.3416-9300 Fax: 81.3222-3837

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    SUMRIO

    Eletrotcnica

    5

    Caractersticas de Rede de Alimentao

    6

    Magnetismo e Eletromagnetismo

    8

    Sistema Trifsico 9

    Potncia em CA

    10

    Fator de Potncia

    11

    Tipos de Cargas

    14

    Instrumentos de Medida 16

    Transformadores para Instrumentos 26

    Dispositivos de Proteo

    28

    Tecnologia dos Equipamentos

    44

    Motor Eltrico

    69

    Chaves Magnticas para Motores Trifsicos

    78

    Partida Esttica (Soft Start) 123

    Partida com Inversores de Freqncia

    124

    Bibliografia

    128

    Anexos 129

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    5

    ELETROTCNICA

    CONCEITOS BSICOS

    Corrente: o movimento ordenado de eltrons no interior dos condutores. Smbolo o ( I ) - Intensidade de corrente A unidade o Ampre ( A ) Instrumento de medida o ampermetro, ligado em srie com a carga.

    Tenso: a fora que movimenta os eltrons, tambm conhecida como Diferena de Potencial (d.d.p.) ou Fora Eletromotriz (f.e.m.) Smbolo o ( V ), podendo tambm ser o ( U ) ou ( E ) A unidade o Volt ( V ) Instrumento de medida o voltmetro, ligado em paralelo com a carga.

    Resistncia: a fora que se ope ao movimento dos eltrons. Smbolo o ( R ) A unidade o Ohm ( ) Instrumento de medida o ohmmetro, ligado a cargas desenergizadas.

    Potncia: Capacidade do eltron de realizar trabalho na unidade de tempo. Smbolo o ( P ) A unidade o Watt ( W ) Instrumento de medida o wattmetro, ligado em srie-paralelo com a

    carga.

    Energia: Capacidade do eltron de realizar trabalho com o passar do tempo Smbolo o ( E ) A unidade o Watt-hora ( Wh ) Instrumento de medida o wattmetro-hora, ligado em srie-paralelo com a

    carga.

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    6

    CARACTERSTICAS DA REDE DE ALIMENTAO

    TIPOS DE SISTEMAS DE ALIMENTAO ALTERNADA

    a) Monofsico - Utilizado em sistemas residenciais (domsticos), comerciais e rurais com tenses padronizadas no Brasil de 115V, 127V e 220V, freqncia de 60 Hz.

    No sistema monofsico uma tenso alternada V (volt) gerada e aplicada entre dois fios aos quais se liga a carga, que absorve uma corrente.

    b) Trifsico - Utilizado em sistemas industriais, tambm com freqncia de 60 Hz.

    O sistema trifsico formado pela associao de trs sistemas monofsicos, os quais so interligados entre si de forma a eliminarmos trs fios, os trs neutros.

    Corrente de linha (Il): a corrente em quaisquer um dos trs fios L1, L2 e L3, que corresponderia aos condutores da rede de alimentao. Corrente de fase (If): ou de bobina: correntes de cada uma das cargas. Tenso de linha (Vl): ou trifsica: tenso medida entre dois quaisquer dos condutores fase da linha, L1, L2, L3. Tenso de fase (Vf): ou monofsica: tenso medida entre fase e neutro ou fase e terra.

    E1 E2 E3

    I1 I2 I3

    VE

    +

    -

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    7

    Em um sistema trifsico, para eliminao dos neutros, pode-se ligar os condutores de duas formas.

    Ligao em tringulo:

    Onde, pela prpria disposio das bobinas temos as seguintes caractersticas:

    " trifsicosistema dofator " chamado 3 onde, 3 faselinhafaselinha xIIEE ==

    Ligao em estrela: Onde, pela prpria disposio das bobinas temos as seguintes caractersticas:

    " trifsicosistema dofator " chamado 3 onde, 3 faselinhafaselinha IIxEE ==

    SISTEMAS DE DISTRIBUIO

    Padro CELPE, 3 fases com neutro aterrado.

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    8

    MAGNETISMO E ELETROMAGNETISMO

    ms Permanentes Magnetita, encontrada na natureza em estado bruto. Tem o poder de atuar metais ferrosos.

    Eletroms ms fabricados atravs de induo eletromagntica. Tem a vantagem de poderem ser desligados e de terem o poder de atrao ou repulso regulvel.

    Lei de Faraday S existe fenmeno induzido se o fenmeno indutor variar

    Lei de Lenz Todo fenmeno induzido se ope a causa que o criou.

    Correntes de Foucault Corrente induzida sem sentido definido que aparece em superfcies metlicas que sofrem variao de fluxo perpendicularmente a sua rea. Provocam aquecimento do ncleo de mquinas de induo. Na maioria dos casos este aquecimento prejudicial ao bom funcionamento da mquina. Exceo: Forno de induo de metalrgica.

    Tcnicas para atenuar os efeitos desta corrente: Laminar o ncleo metlico paralelamente a variao de fluxo. Isolar as lminas antes de reuni-las Utilizar na confeco do ncleo Ferro + Silcio (maior resistncia eltrica)

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    9

    SISTEMA TRIFSICO

    Definio: Sistema eltrico composto por trs fases defasadas entre si de 120 eltricos no espao.

    Sistema Trifsico Equilibrado: Sistema trifsico onde as fases so iguais em amplitude, ou seja, tem o mesmo valor mximo. A caracterstica deste sistema que o somatrio das trs fases em

    qualquer momento sempre ZERO, sendo assim no h necessidade de um condutor neutro.

    Cargas trifsicas, como motores trifsicos, so exemplo deste tipo de sistema equilibrado.

    Sistema Trifsico Desequilibrado: Sistema trifsico onde as fases no so iguais em amplitude, ou seja, no tem o mesmo valor mximo. A caracterstica deste sistema que o somatrio das trs fases em

    qualquer momento no ser ZERO, sendo assim h necessidade de um condutor neutro. Quanto maior este desequilbrio maior ser a corrente fluindo pelo neutro.

    O desequilbrio caracterstico de sistemas trifsicos que alimentam cargas monofsicas. O sistema pblico da concessionria, por exemplo.

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    10

    POTNCIA EM CA

    Potncia em CA Potncia Contnua: IVP .=

    Potncia Alternada Trifsica 3=P . V . I . . cos

    Onde 3 uma constante para o sistema trifsico, o rendimento da mquina e cos o fator de potncia.

    Ativa Potncia Ativa (P): Medida em watts (W), esta potncia mede a quantidade de energia ativa que foi utilizada na realizao do trabalho pela mquina.

    Esta Potncia multiplicada pelo tempo em horas representa a energia ativa consumida pela carga, e que faturada pela concessionria. E = P . t(h)

    Reativa Potncia Reativa (Q): Medida em volt ampre reativo (var), esta potncia mede a quantidade de energia reativa que foi armazenada em um campo magntico, necessrio para preparar a mquina para funcionar de forma efetiva.

    Esta energia no pode ser faturada pela concessionria, mas seu consumo acima de limites definidos pela ANEEL (Agncia Nacional de Energia Eltrica) pode gerar multa. Obs.: Veja correo de fator de potncia.

    Aparente Potncia Aparente (S): Medida em volt ampre (VA), esta potncia o somatrio geomtrico das duas anteriores.

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    11

    FATOR DE POTNCIA

    Fator de Potncia: a relao entre a potncia ativa e a potncia aparente. Indica a eficincia com a qual a energia est sendo usada.

    definido pelo cosseno do ngulo formado entre os vetores que representam as potncias aparente e ativa respectivamente.

    cos = P / S

    Onde: P a potncia ativa em Watts (W) S a potncia aparente em Volt Ampre (VA)

    Tringulo das Potncias

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    12

    Correo do Fator de Potncia

    O fator de potncia motivo de preocupao, pois seu baixo valor pode causar srios problemas nas instalaes eltricas, entre os quais podemos citar: sobre carga nos cabos e transformadores, crescimento da queda de tenso, reduo do nvel de iluminamento, alm da multa prevista na legislao para valores < 0,92 para o fator de potncia.

    Existem equipamento que transformam energia eltrica diretamente em outra forma de energia til (trmica, luminosa etc.), sem necessitar de energia intermediria na transformao, j outros equipamentos (motores, transformadores, reatores etc.) necessitam de energia magnetizante como intermediria na utilizao da energia ativa. Esta energia chamada reativa.

    A energia reativa uma energia trocada entre o gerador e receptor, no sendo propriamente consumida como o a energia ativa. O capacitor o principal fornecedor desta energia reativa.

    Causa principal do baixo fator de potncia

    Motores e induo subcarregados. De uma maneira geral, todo equipamento que possui enrolamentos, tais como transformadores, reatores, motores etc., exige potncia reativa da rede;

    Instalaes de lmpadas fluorescentes; Retificadores; Equipamentos eletrnicos; instalaes de ar condicionado e frio etc.

    Objetivos principais da melhoria do fator de potncia :

    Reduo dos custos da energia; Liberao de capacidade do sistema; Crescimento do nvel de tenso, por diminuio das quedas; Reduo das pernas do sistemas

    Consequncias de um baixo fator de potncia

    A baixa no fator de potncia provocar : a) menor intensidade luminosa das lmpadas; b) maior corrente de p