Comandos Elétricos: Circuitos de Força e Controle de Motores Elétricos, Esquemas de Eletrodinâmica

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Comandos Elétricos

Sumário

• 1. Introdução .....................................................................................................................................
• 2. Fundamentos da Eletricidade ................................................................................................
  • Grandezas Elétricas...................................................................................................................
  • Corrente Elétrica........................................................................................................................
  • Tensão Elétrica...........................................................................................................................
  • Resistência Elétrica....................................................................................................................
  • Circuitos Elétricos......................................................................................................................
  • Circuito em Série.......................................................................................................................
  • Circuito em Paralelo..................................................................................................................
  • Circuito Misto.............................................................................................................................
  • Exemplos de Circuitos Elétricos...............................................................................................
• 3. Motores de Indução ..................................................................................................................
  • Motores Monofásicos...............................................................................................................
  • Motores Trifásicos.....................................................................................................................
• 4. Componentes Elétricos ............................................................................................................
  • Botões e Chaves........................................................................................................................
  • Sinaleiros....................................................................................................................................
  • Contator Elétrico........................................................................................................................
  • Relé de Interface........................................................................................................................
  • Temporizador..........................................................................................................................
  • Relé Falta de Fase....................................................................................................................
  • Disjuntor...................................................................................................................................
  • Relé Térmico............................................................................................................................
  • Disjuntor Motor.......................................................................................................................
  • Seccionadora...........................................................................................................................
  • Seccionadora Porta Fusível....................................................................................................
  • Fusível Diazed..........................................................................................................................
  • Transformador de Comando.................................................................................................
  • Fonte CC...................................................................................................................................
  • Soft-Starter...............................................................................................................................

Volume 1

Introdução

A eletricidade é um fenômeno físico que o ser humano já domina a seu favor. Nós descobrirmos que é possível usar a eletricidade e transforma-la em outra forma de energia. Por exemplo, em energia mecânica, energia térmica, energia luminosa e por aí vai...

Nos dias atuais praticamente todas as casas, prédios e indústrias utilizam energia elétrica. É bem raro encontrar um local que não tenha energia elétrica. Em casas e prédios é comum vermos a energia elétrica sendo usada como transformação para energia luminosa, a fim de manter ambientes iluminados.

Nas industrias é comum vermos o uso da energia elétrica transformada em energia mecânica para movimentar os maquinários. Existe uma máquina em específico que faz essa transformação. Estou me referindo ao famoso motor elétrico.

O motor elétrico já está presente nas industrias há muitos anos. Praticamente todas as máquinas de uma indústria utilizam o motor elétrico para criar movimento mecânico. Seja para movimentar uma esteira, seja para mover uma bomba que movimenta água ou óleo, seja para comprimir ar, seja para transportar materiais, seja para içar ou abaixar peças, enfim. O motor elétrico em conjunto com um sistema mecânico bem projeto pode fazer diversas funções em uma indústria.

Para controlar a energia elétrica que é usada no motor elétrico é importante alguns dispositivos elétricos, tanto para circuito de força quanto para o circuito de controle. É aí que são demandados os Comandos Elétricos.

Os Comandos Elétricos são métodos que utilizam dispositivos elétricos, tal como contatores, relés, disjuntores, botões, chaves, sensores, etc., a fim de criar circuitos elétricos para comandar de forma manual ou automática os motores elétricos. Ou seja, quando o motor elétrico deverá ligar ou desligar, a fim de movimentar um equipamento. Os comandos elétricos podem também comandar outros equipamentos elétricos, tal como circuitos de iluminação, sistema pneumáticos ou hidráulico.

O objetivo deste livro é te ensinar em detalhes tudo que você precisa sobre os Comandos Elétricos. Você vai aprender cada componente de um circuito, vai aprender também a ligar, instalar e montar todos eles. Acredito que o conhecimento teórico aliado ao prático pode te fazer um profissional mais capacitado.

Para você começar a assimilar os comandos elétricos com a realidade, vou trazer algumas aplicações que irão te introduzir no assunto.

1 - Esteira Industrial

Aplicações dos Comandos Elétricos

Esteira industriais utilizam acionamentos com motores elétricos para fazer a movimentação da esteira e assim mover cargas de um lugar para outro, tal como caixas, garrafas e materiais sólidos de forma em geral. Os comandos elétricos são introduzidos no controle do motor elétrico, a fim de determinar quando a esteira deve funcionar ou para. Seja por uma falha elétrica ou uma parada operacional mesmo.

É possível integrar sensores e chaves nesta esteira para detectar objetivos ou até mesmo proteger as pessoas. Estes sensores e chaves podem ser interligados nos comandos elétricos e aumentarem a confiabilidade do equipamento.

O primeiro exemplo foi a esteira para te mostrar como um motor elétrico é utilizado a fim de mover algum determinado equipamento. E a esteira é um dos equipamentos mais simples a ser controlado pelos Comandos Elétricos.

Motor Elétrico

Parada de Emergência

Esteira

3 - Iluminação

Diversas empresas contêm galpões grandes onde os processos ficam instalados sobre abrigos e é necessário circuitos de iluminação para manter o ambiente iluminado, ainda mais em empresas que funcionam durante o turno a noite. Estes circuitos de iluminação podem ser comandados por Comandos Elétricos, tal como o uso de contatores, interruptores de horário programável, fotocélulas, enfim.

Este é mais um exemplo comum hoje em dia. Ainda mais se tratando de uma grande empresa.

Luminárias

Luminárias

4 - Sistema hidráulicos

Sistemas hidráulicos são bem comuns atualmente, porque eles têm diversas aplicações quando se necessita de um torque bem alto e velocidade baixa de movimentação. Os comandos elétricos geralmente são os responsáveis por determina qual linha de óleo abrir ou fecha através de válvulas direcionais que utilizam bobinas de solenoides, além disso eles também usam motores elétricos para mover as bombas de óleo.

Motor Elétrico

Painel Elétrico

Bobina de Solenóides

Motor Elétrico Bobina de Solenóides

Alimentação Elétrica

Os Comandos Elétricos são apenas uma parte de um sistema, eles são responsáveis por receber sinais de sensores, chaves, botões, controladores e mandar um comando para o acionamento elétrico, que por sua vez liga ou desliga a carga. Veja o fluxograma a seguir:

Comando Elétrico

Acionamento Elétrico

Carga

Um comando simples pode ter o comando elétrico e o acionamento elétrico no mesmo componente, por exemplo, um interruptor ligando uma lâmpada. O interruptor é o comando e o acionamento elétrico. Em comandos mais complexos isso é de forma individual.

Abaixo temos um exemplo. Neste exemplo existe uma alimentação de 440V em corrente alternada com três fases, um Comando Elétrico feito através de botões e contatores. Sendo que o acionamento elétrico é feito pelo contator de força. E como carga teremos o motor trifásico acoplado a uma bomba.

Cabo Alimentação do Motor

Motor Elétrico

Bomba

Cabo de Alimentação dos Comandos Elétricos

Painel Elétrico

440Vca 3F

Comandos Elétricos

Fundamentos da

Eletricidade

Grandezas Elétricas...................................................................................................................

Nesta primeira parte quero apresentar para você de forma rápida os conceitos das principais grandezas elétricas que você precisa ter compreensão para dominar Comandos Elétricos. Falarei sobre um pouco sobre corrente elétrica, tensão elétrica e resistência elétrica. Não falarei de outras, porque elas são as principais e se você dominar elas, então vai ter sucesso com certeza.

Corrente Elétrica........................................................................................................................

Representa o movimento ordenado dos elétrons em um condutor. Ela só existirá quando tivermos um circuito elétrico entre dois potenciais diferentes. Sua unidade de medida é o ampére (A).

Existem dois tipos de corrente elétrica: a corrente contínua e corrente alternada.

Corrente Contínua (CC)

A corrente contínua segue um fluxo contínuo de um potencial para o outro, por exemplo do negativo para o positivo. Esse tipo de corrente é encontrada em fontes de alimentação como baterias e pilhas.

Resistência Elétrica....................................................................................................................

A resistência elétrica é uma medida da oposição que um material oferece ao fluxo de corrente elétrica. Em outras palavras, é a dificuldade que os elétrons encontram ao se movimentar através de um condutor. A unidade de medida da resistência elétrica é o ohm (Ω).

A resistência elétrica (R) de um condutor pode ser determinada pela Lei de Ohm, que estabelece a relação entre tensão (V), corrente (I) e resistência:

R = V / I

onde:

R é a resistência elétrica em ohms (Ω), V é a tensão em volts (V), I é a corrente em amperes (A).

De acordo com a Lei de Ohm, a resistência é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à corrente. Materiais diferentes têm diferentes níveis de resistividade, o que afeta a resistência elétrica. Por exemplo, materiais como metais geralmente têm baixa resistividade e, portanto, baixa resistência elétrica, enquanto isolantes têm alta resistividade e alta resistência elétrica.

A resistência elétrica também pode ser influenciada pela geometria do condutor e pela temperatura do material. Por exemplo, a resistência de um fio metálico aumenta com o aumento da temperatura.

Assim como a corrente elétrica, a tensão elétrica existem tanto para corrente contínua quanto para corrente alternada.

Agora que entendemos os conceitos de corrente elétrica, tensão elétrica e resistência elétrica, veremos um pouco dos conceitos sobre circuitos elétricos. Esse próximo tópico é de muita importância, iremos usá-lo o tempo todo quando falarmos de Comandos Elétricos.

Tensão Contínua (Vcc) Tensão Alternada (Vca)

Os circuitos elétricos são os caminhos por onde a corrente elétrica poderá passar e ao passar por este caminho acontecerá algum efeito de trabalho, tal como acender um lâmpada. Veremos três conceitos dos circuitos elétricos, sendo série, paralelo e misto. É importante que você conheça estes conceitos, porque usaremos durante todo o assunto do livro.

Circuito em Série.......................................................................................................................

É o circuito elétrico cujo os componentes são ligados um após o outro, esse modo faz com que exista apenas um único caminho para a corrente elétrica. Conheça as características do circuito em série.

A corrente elétrica é a mesma em cada ponto do circuito. A tensão elétrica se divide em cada carga. O funcionamento do circuito é dependente, isto é, se uma das cargas for retirada do circuito ou parar de funcionar a outra carga para de funcionar também.

Circuito em Paralelo..................................................................................................................

É o circuito elétrico cujo os componentes são ligados um ao lado do outro em relação a fonte, fazendo com que exista mais de um caminho para a corrente elétrica. Conheça as características do circuito em paralelo:

A tensão elétrica é a mesma em cada ponto do circuito. A corrente elétrica se divide em cada carga. O funcionamento do circuito é independente, isto é, se uma das cargas for retirada do circuito ou parar de funcionar a outra carga continua funcionando.

+

-

+

-

de Alimentação^ Fonte (Vcc)

Lâmpada 1

Lâmpada 2

i

i

i

de Alimentação^ Fonte (Vcc)

Lâmpada 2

i

i

i

i i

i

Lâmpada 1

Circuitos Elétricos......................................................................................................................

Circuito Elétrico

Circuito Elétrico

Exemplo 1

Este primeiro circuito é uma representação do circuito em série com uma lâmpada (H1), um interruptor (S1) e fonte com 12 volts de tensão elétrica contínua.

Ao manter o interruptor aberto não existirá corrente elétrica fluindo pelo condutor e por consequência a lâmpada ficará apagada. A lâmpada acenderá apenas quando apertamos o interruptor para que ele feche o contato e a corrente passe por todo o circuito.

Interruptor Aberto

Interruptor Fechado

Fonte CC...................................................................................................................................

Lâmpada

Condutor

Fonte

Lâmpada

Condutor

Ao interpretar os diagramas elétricos é importante usar a imaginação, porque não existirá animação em um papel.

i

Exemplo 2

Neste segundo exemplo temos um circuito em série para acender uma lâmpada (H1) com dois interruptores (S1 e S2) e fonte com 24 volts de tensão elétrica contínua.

Para acender a lâmpada é preciso que os dois interruptores (S1 e S2) recebam comando de fechar para dar caminho para a corrente elétrica existir no circuito elétrico.

Interruptor 2 Aberto

Lâmpada

Se apenas um interruptor estiver fechado não existirá corrente elétrica no circuito e por consequência a lâmpada ficará apagada.

Fonte

Condutor

Interruptor 1 Aberto

Fonte

Lâmpada

i Condutor

Interruptor 2 Fechado

Interruptor 1 Fechado