quinta-feira, 22 de setembro de 2016

Comandos Elétricos - Aula 07 - Partida Direta de Motor de Indução Trifásico

A Partida direta, coordenada com fusível destina-se a máquinas que partem em vazio ou com carga em partidas normais (< 10 s). O Relé de sobrecarga deve ser ajustado para a corrente de serviço (nominal do motor) e a freqüência de manobras é de até 15 manobras por hora. Este tipo de partida esta previsto na norma de proteção IEC 60.947-4, que visa a eliminar os riscos para as pessoas e instalações, ou seja, desligamento seguro da corrente de curto-circuito. Não pode haver danos ao relé de sobrecarga ou outro dispositivo, com exceção de leve fundição dos contatos do contator e estes permitam fácil separação sem deformação significativa.
Na partida direta de motor via contator o comando é executado através de uma botoeira de baixa potência, que energiza um contator, que por sua vez aciona o motor. A capacidade elétrica do conjunto botoeira Contator dependerá das características do motor utilizado. Esta partida possibilita o comando à distância de motores, baixo custo pois utiliza basicamente uma botoeira de comando e um contator, permite a conexão de dispositivos de proteção térmica contra sobreaquecimento. No entanto é indicada para motores de pequena capacidade e não atenua o pico de partida.
Funcionamento do circuito de Partida Direta de motor por contator protegido por fusível e relé térmico.
Figura 01 - Diagrama elétrico da Partida Direta
LIGAR: Estando sob tensão os bornes R,S ,T e o circuito de comando. Apertando-se o botão S2 a bobina do contator K1 ( A1, A2) será energizada, esta ação faz fechar os contatos principais do contator K1 (1 com 2; 3 com 4; 5 com 6) e o contato de selo K1 (13,14). A bobina se mantém energizada através do contato de selo K1 (13,14) e o motor funcionará.
DESLIGAR: Para interromper o funcionamento do contator, pulsamos o botão S1; este se abrirá, eliminando a alimentação da bobina, o que provocará a abertura do contato de selo K1 (13,14) e, consequentemente, dos contatos principais de K1 ocasionando a parada do motor.
As características técnicas e dimensões de chaves de partidas comerciais podem ser consultadas nos catálogos disponíveis nos links abaixo: 14_05_019 Chave de partida Siemens 3tw.

Diagrama elétrico de Partida Direta de Motor de Indução Trifásico está disponível em: 16_04_01 Partida Direta Motor .

© Direitos de autor. 2016: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/04/2016

quinta-feira, 15 de setembro de 2016

Comandos Elétricos - Aula 06 - Acionamentos por Botoeiras e Contatores

Figura 01 - Acionamentos: Direto, Indireto, Retentivo e Temporizado.
Botoeiras são chaves elétricas acionadas manualmente que apresentam, geralmente, um  contato aberto e outro fechado. De acordo com o tipo de sinal a ser enviado ao comando elétrico, as botoeiras são caracterizadas como pulsadoras ou com trava e podem ser usadas para acionamento direto ou indireto.
As características técnicas e dimensões de Botoeiras comerciais podem ser consultadas no catálogo disponível no link abaixo: 14_08_004 Botoeiras.
As características técnicas e dimensões de Sinalizadores comerciais podem ser consultadas no catálogo disponível no link abaixo: 14_08_005 Sinalizadores L20_TPN.
As características técnicas e dimensões de base e fusíveis comerciais podem ser consultadas nos catálogos disponíveis nos links abaixo: 14_04_001 Base Fusivel AKB.
As características técnicas e dimensões de contatores auxiliares comerciais podem ser consultadas nos catálogos disponíveis nos links abaixo: 14_08_007 Contator auxiliar RAM5.

Diagrama elétrico de Acionamentos por Botoeiras está disponível em:  16_04_31 Acionamentos por Botoeiras .

© Direitos de autor. 2016: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 20/04/2016. 

quarta-feira, 14 de setembro de 2016

Comandos Elétricos - Aula 05 - Diagrama de Comandos

Para poder analisar um circuito elétrico industrial deve ter em mente um conceito fundamental: tratar o circuito em duas partes separadas (circuito de comando, e circuito de força). O circuito de comando mostra a “lógica” com que o circuito de força deve operar e é composto por Botoeiras que realizam juntamente com os Contatores o comando funcional do motor. O circuito de força, por sua vez, estabelece ou não a energia para a carga e é composto por Fusíveis, Relé Térmico e Contatores .
Botoeiras São elementos de comando que servem para energizar ou desenergizar contatores, sendo que comutam seus contatos NA ou NF através de acionamento manual. 
Podem variar quanto às cores, formato e proteção do acionador, quantidade e tipos de contatos, e reação ao acionamento. Quanto ao formato e proteção do acionador temos desde as botoeiras tipo soco, que têm o acionador grande na forma de “cogumelo”, sendo de fácil acionamento, destinadas à situações de emergência; até as botoeiras com acionador protegido por tampa, que evitam o acionamento por toque acidental e somente devem ser operadas conscientemente. 
A variação quanto à reação ao acionamento consiste de dois tipos: as de posição mantida que trocam a condição do contado NA ou NF toda vez que são operadas e permanecem na nova posição até o próximo acionamento; e as pulsantes, que trocam a condição do contato somente enquanto existir a pressão externa, voltando às condições iniciais assim que cesse a mesma.
Fusíveis são elementos de proteção contra curto-circuito que operam pela fusão de seu elo, que é o elemento especialmente projetado para se fundir com o aquecimento provocado pela passagem de corrente elétrica acima de determinado valor. 
Os Fusíveis Diazed cujas características são do elo ser feito de cobre e a fusão se dar em um ambiente cheio de areia, o que propicia fácil extinção do arco, fazendo com que cortem correntes de até 100 kA com segurança. Possuem também a sinalização de queima e são feitos nas versões rápido e retardado, sendo este último utilizado em circuitos de motores, não atuando indevidamente durante a partida, dos mesmos, instante no qual é solicitada uma corrente de 8 vezes a corrente nominal do motor.
Contatores são dispositivos que permitem basicamente ligar/desligar qualquer dispositivo elétrico sem que seja necessário conectar/desconectar a rede elétrica manualmente, isto é possível pois os contatores são produzidos com uma bobina interna, que ao ser acionada cria um campo magnético que inverte todos os contatos de um contator, realizando assim a ação de ligar/interromper o circuito, além da função básica de realizar o trabalho de ligar/desligar o circuito, os contatores possuem contatos auxiliares, e são estes contatos que utilizamos para realizar circuitos lógicos com os contatores. 
Os contatos terminados em 1 e 2, por exemplo 11, 12, 21, 22, etc são os contatos normalmente fechados, que se tornam abertos quando o contator é acionado. Já os contatos terminados em 3 e 4, por exemplo 33, 34, 23, 24, etc são os contatos normalmente abertos, que se tornam fechados quando o contator é acionado. Sendo assim, você pode utilizar todos estes contatos para realizar qualquer tipo de lógica.
Relé térmico é um relé de sobrecorrente de atuação temporizada efetuada por um bimetal. O bimetal consiste de duas lâminas, de dois matérias com coeficientes de dilatação diferentes, coladas longitudinalmente, e sendo enrolado sobre elas um condutor, no qual passa a corrente da carga . 
Com a passagem desta corrente, o calor dissipado faz com que estas duas lâminas se dilatem de forma desigual, fazendo uma deflexão, responsável pela abertura/fechamento de contatos auxiliares, localizados na sua extremidade livre. A atuação da proteção, com consequente parada do motor, se dá através da bobina do contator. Esta proteção é usada como sobrecarga e é normalmente regulada para um aumento de corrente da ordem de 20 a 60%. É temporizada por ser realizada através de efeito térmico, o qual leva um tempo para se propagar/estabilizar.
O diagrama trifilar e o funcional para a ligação básica de um motor, a qual deverá atender os seguintes requisitos: Ligar e desligar um motor através de um contator e botoeiras pulsantes; Utilizar fusíveis para proteção de curto-circuito e relé térmico para sobrecarga; A atuação do térmico deverá parar o motor através do contator e sinalizar a sua atuação; Sinalizar também as condições de motor ligado e desligado e Medir a corrente da fase V, e as tensões entre as fases utilizando uma chave de transferência voltimétrica.
A figura mostra um dos circuitos mais elementares: a partida direta de motores. À esquerda podemos ver o circuito de força, onde temos 3 fusíveis (um para cada fase), um contator tripolar (que liga ou desliga o motor), o relé térmico, e o motor de indução trifásico.
Nesse exemplo o único componente de manobra é o contator K1. Imaginem ainda que desejamos ligar esse motor através de um botão (botoeira), e desligá-lo através de outro botão. Ora, o circuito de comando direto mostra exatamente isso. As linhas da esquerda e da direita estabelecem os limites do circuito de comando. Caso esse contator tivesse a bobina alimentada por 24 Vcc (por exemplo), a linha da esquerda seria +24 Vcc e a da direita 0 V (ou terra).
Notem que temos os contatos do relé térmico (proteção) em série com uma botoeira de desligamento (tipo NF), uma botoeira de “liga” (NA) e, finalmente, a bobina do contator. Em paralelo com a botoeira “liga” temos um contato K1, esse contato é chamado auxiliar ou “de selo”.
O contato de selo serve para manter o contator fechado na ausência da atuação da chave liga, após o sistema ter sido acionado. Em outras palavras, quando acionamos L o contator “entra” e o contato de selo também. Como ele está em paralelo com a chave liga (L), mesmo após tirarmos o “dedo”, o sistema continuará ligado. Para desligar, basta pressionarmos a chave desliga (D) que, por ser normalmente fechada (uma vez acionada), interromperá o processo.
O projeto de um diagrama é essencial para a montagem dos circuitos, auxilando o eletricista corretamente. A atenção é indispensável durante o projeto do diagrama de comando e potência, garantindo assim a segurança na prática.
O Diagrama de Comando representa a parte elétrica do circuito responsável pelo acionamento e desligamento de um ou mais componentes. Na Partida Direta os contatos de acionamento são identificados por números, sendo 1 e 2 para contatos normalmente fechados, e 3 e 4 para contatos normalmente abertos. 
O primeiro algarismo identifica o número do contato, por exemplo: contato 13 14: contato número 1, normalmente aberto.
As indicações superiores e laterais esquerda (1, 2, 3... e A, B, C...) informam a localização dos contatos na cruzeta (C5, indicando o contato de K1, normalmente aberto - NA - como mostra na figura acima).
F21/F22 protegem o circuito de comando contra anomalias, como curtu-circuito. 
F7 é um contato NF do relé térmico, que desliga o comando se o motor aquecer demais (corrente de sobrecarga). 
S0 e S1 são as botoeiras para desligar e acionar o comando, respectivamente. 
K1, representada por um retangulo, é a bobina do contator 1. K1, localizado em C5, é um contato auxiliar do contator K1, este fará com que o comando permaneça ligado, mesmo quando o operador aliviar (soltar) a botooeira S1, ou seja, quando o operador prescionar S1, K1 liga, alterando o estado dos seus contatos, inclusive K1, 13 14. Com este fechado, note que K1 está em paralelo com S1, neste caso, estando fechado, S1 poderá estar tanto aberto como fechado, que K1 continuará ligado.
Este é um comando simples, que pode acionar um motor trifásico em partida direta. O Diagrama de Potencia é a parte elétrica responsavel por alimentar a carga, objetivo do circuito. No momento em que o circuito de comando e de potencia serem alimentados e S1 acionado, K1 altera o estado de seus contatos, alimentando M1 (motor Trifásico - 3 ~) acionando-o em partida direta.
Resumo sobre Acionamentos Elétricos disponível em: 14_08_009 Apostila Acionamentos .
© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/09/2015.

quarta-feira, 17 de agosto de 2016

Comandos Elétricos - Aula 04 - Equipamentos á Motor de Indução


Os equipamentos á motor constituem cargas em que a corrente elétrica durante a partida é bastante superior á de funcionamento normal. A potência elétrica em funcionamento é determinada pela potência mecânica no eixo.
Estas características podem resultar em sobrecarga á instalação se não houver proteção adequada. Os circuitos que alimentam equipamentos á motor devem possuir proteção contra correntes de sobrecargas que suportem a corrente de partida do motor. 
As quedas de tensão entre a origem (QD) e os terminais dos motores não devem ultrapassar 4% nos circuitos alimentados por rede pública em baixa tensão e 7% nas redes com alimentadas com transformador próprio durante o funcionamento normal do motor. Durante a partida a queda máxima admitida é de 10%.
Os motores elétricos são máquinas que recebem energia elétrica da rede e fornecem energia mecânica através da movimentação de seu eixo. 
Quando um motor é energizado, este exige uma corrente (corrente de partida) extremamente elevada, podendo atingir valores de 6 a 10 vezes o valor nominal especificado. 
Se o motor é energizado em vazio (sem carga) ele adquire rapidamente sua velocidade nominal e a diminuição da corrente de partida será rápida também. Porém, se o motor partir “em carga” a situação é mais complicada, pois as correntes serão maiores e as solicitações elétricas dos dispositivos de acionamento também serão elevadas.
Os componentes utilizados no circuito á motor devem possuir as funções de seccionamento, proteção contra correntes de curto-circuito e sobrecarga além de comando funcional.
A potência elétrica do motor em CV é essencial para a seleção do dispositivo de partida, ela indica a "força" disponível para executar o trabalho (girar o eixo do motor, elevar um peso, etc). A categoria de emprego determina exatamente para que finalidade pode ser aplicado um equipamento em função da corrente e tensão nominal. Cargas indutivas tais como motores de anéis sem reversão, sem frenagem por contra-corrente ou com partida em estrela-triângulo se enquadram na categoria AC2. Já cargas fortemente indutivas,tais como partida direta de motores de gaiola em onde ocorre desligamento com carga se enquadram na categoria AC3. E finalmente cargas fortemente indutivas constituídas por motores de gaiola com frenagem por contra-corrente e reversão na categoria AC4.
Para estas situações a utilização de componentes elétricos com o correto dimensionamento e instalação é fundamental para um desempenho satisfatório e não sobrecarregar a rede e os componentes elétricos. A capacidade elétrica dos componentes utilizados deve ser maior ou no mínimo igual à potência do motor e/ou equipamento a ser comandado. É recomendável que os dispositivos operem a 75% da potência nominal especificada pelo fabricante.
Os componentes a serem utilizados na partida direta segundo recomendação Siemens está disponível no link a seguir: 10_06_002 Partida Direta Siemens .
Os componentes a serem utilizados na partida com reversão segundo recomendação Siemens está disponível no link a seguir: 10_06_003 Partida direta com reversão Siemens.pdf.
Os componentes a serem utilizados na partida estrela triangulo segundo recomendação Siemens está disponível no link a seguir: 10_06_004 Partida estrela triângulo Siemens.pdf.
Os componentes a serem na partida compensadora utilizados segundo recomendação Siemens está disponível no link a seguir; 10_06_006 Partida com auto transformador Siemens.pdf.
© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 20/09/2014

quarta-feira, 10 de agosto de 2016

Comandos Elétricos - Aula 03 - Trabalho, Potência Elétrica, Mecânica e Rendimento de Motores

Figura 01 - Conceito de Horse Power
Está abaixo as principais fórmulas que abrangem a rede trifásica e motores AC, independentemente de o motor ser síncrono ou assíncrono. Em um motor trifásico projetado corretamente , a tensão e a corrente será igual entre as fases . Isso significa Vf1 = Vf2 = VF3 ; If1 = IF2 = IF3. O mesmo fenômeno ocorre quando falamos de tensões de linha e correntes . VL1 = VL2 = VL3 ; IL1 = IL2 = IL3 . A relação entre as tensões de linha e tensões de fase , dependem inteiramente do sistema de conexão que encontramos instalado, ou estrela ou triangulo.
A potência mecânica é definida como sendo a força aplicada sobre um corpo, para deslocá-lo uma certa distância em um determinado intervalo de tempo. 
James Watt foi um engenheiro que celebrizou-se por seu trabalho a respeito e foi o criador dos termos watts e hp (Horse Power).
Figura 02 - Potência Mecânica
Em avaliações que ele realizou junto aos cavalos que retiravam carvão das minas, Watt concluiu que em média, cada cavalos era capaz de içar dos fundos das minas, cerca de 330 libras (149.7 kg) de carvão, por uma distância de 100 pés (30.48 metros) em um intervalo de 1 minuto (60 Segundos), ou seja, 33000 lb.ft/min (746,7 W). Tal potência ficou conhecida e é utilizada até hoje, como sendo o equivalente a 1 hp.
O Trabalho e Potência Mecânica de um motor é definido pela força do motor. A Força é o produto da massa pela aceleração, peso é uma força que age sobre a massa pela aceleração da gravidade (g = 9,81 m/s2), sua unidade é N ou Kgf. 
Figura 03 - Potência Mecânica em
movimentos circulares
Define-se como trabalho mecânico o produto da força aplicada a um determinado corpo pelo deslocamento do mesmo, sua unidade é o [Nm] ou [J]. O trabalho necessário para elevar um corpo de 150 kgf a uma altura de 30 m é: 4500 Kgf.m
A potência mecânica é o trabalho mecânico realizado na unidade de tempo (1 j/s = 1 watts). A potência mecânica necessária para elevar um corpo de 150 kgf a uma altura de 30 m em 60 segundos é: 75 Kgf.m/s. Como a força (da gravidade) que se opõe ao  movimento é de 9,81 m/s2, temos 75 x 9,81 = 736 Watts = 1 cv.
Para movimentos circulares, a distância é substituída pela velocidade periférica, isto é, pelo caminho percorrido em metros na periferia da peça girante em um segundo.
Onde: v = Velocidade angular em m/s, d = Diâmetro da peça em metros e n = Velocidade em rpm.
Figura 04 - Potência Elétrica
A potência elétrica (P) é calculada pela fórmula ao lado que representa o consumo de energia. Onde: U = tensão da rede em volts; I = intensidade da corrente em amperes e cos* é o fator de potência.
Potência ativa é a parte da potência aparente que é realmente transformada em energia. É obtida do produto entre a potência aparente e o fator de potência. Se a carga for puramente resistiva o cos ϕ = 1, a potência ativa e a potência aparente terão o mesmo valor.
Figura 05 - η (Rendimento)
O Fator de potência é indicado usualmente pela expressão  e representa o ângulo de defasagem da tensão em relação à corrente, além de representar a relação entre a potência real P (ativa, efetivamente transformada em trabalho) e a potência aparente S. 
A potência aparente é a soma vetorial da potência ativa e da potência reativa Q, potência esta que não realiza trabalho e é transferida e armazenada nos elementos passivos (capacitores e indutores) do circuito.
O rendimento, também conhecido pelo símbolo η, representa a relação entre a potência real ou útil Pu (efetivamente transferida para a ponta do eixo) e a potência total absorvida da rede Pa, ambas são potências ativas. O rendimento é calculado pela fórmula abaixo. Onde: Pu = Potência mecânica e Pa = Potência elétrica. 
A rotação do motor é calculada pela fórmula ao lado que representa o as rotações por minuto do rotor. Onde: n = velocidade nominal do eixo do motor assíncrono; F. frequência da rede;   P. pares de pólos do motor e S o escorregamento do rotor.
É importante dimensionar os motores para uma condição de funcionamento entre 75% e 100% do valor nominal, onde estes apresentam valores de rendimento mais elevados, o que proporciona uma redução nos gastos com energia elétrica.
© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/02/2015

quarta-feira, 3 de agosto de 2016

Comandos Elétricos - Aula 02 - Características dos motores de indução

Os motores de indução trifásicos do tipo gaiola de esquilo são os mais comuns na indústria. Este nome é dado devido ao formato do seu rotor. Algumas características são interessantes ao estudo dos comandos elétricos. Basicamente os motores do tipo gaiola são compostos por dois subconjuntos: Estator: com enrolamento montado na carcaça do motor, fornecendo o campo girante e Rotor: enrolamento constituído por barras curto-circuitadas, a sua corrente é induzida pela ação do campo girante, provocando uma rotação do rotor e o fornecimento de energia mecânica ao eixo do motor.
Quando o motor é energizado, ele funciona como um transformador com o secundário em curto-circuito, portanto exige da rede elétrica uma corrente muito maior que a nominal, podendo atingir cerca de 7 vezes o valor da mesma.
As altas correntes de partida causam inconvenientes pois exigem um dimensionamento de cabos com diâmetros bem maiores do que o necessário. Além disso podem haver quedas momentâneas do fator de potência , que é monitorado pela concessionária de energia elétrica, causando multas a indústria.
Para evitar estas altas correntes na partida, existem algumas estratégias em comandos. Uma delas é alimentar o motor com 50% ou 65% da tensão nominal, é o caso da partida estrela-triângulo, que será vista neste curso. Outras estratégias são: Resistores ou indutores em série; Transformadores ou autotransformadores; Chaves série-paralelo e Chaves compensadoras, etc.
Os motores de indução podem ser comprados com 6 pontas e 12 pontas. No caso do motor de 6 pontas existem dois tipos de ligação: Triângulo: a tensão nominal é de 220 V e Estrela: a tensão nominal é de 380 V.
No caso do motor de 12 pontas, existem quatro tipos possíveis de ligação: Triângulo em paralelo: a tensão nominal é 220 V; Estrela em paralelo: a tensão nominal é 380 V; Triângulo em série: a tensão nominal é 440 V e Estrela em série: a tensão nominal é 760 V.
Nota-se que nas figuras são mostradas as quantidades de bobinas constituintes de cada motor. Assim um motor de 6 pontas tem 3 bobinas e um de 12 pontas tem 6 bobinas. Como cada bobina tem 2 pontas, a explicado o nome é explicita.
A união dos contatos segue uma determinada ordem padrão. Existe uma regra prática para fazê-lo: numera-se sempre os terminais de fora com 1, 2 e 3 e liga-se os terminais faltantes. No caso do motor de 12 pontas deve-se ainda associar o série paralelo com as bobinas correspondentes, como por exemplo. Deixa-se a cargo do aluno, a título de exercício a identificação dos terminais na ligação estrela em série.
Uma última característica importante do motor de indução a ser citada é a sua placa de identificação, que traz informações importantes, listadas a seguir:
• CV: Potência mecânica do motor em cv;
• Ip/In: Relação entre as correntes de partida e nominal;
• Hz: Freqüência da tensão de operação do motor;
• RPM: Velocidade do motor na freqüência nominal de operação;
• V: Tensão de alimentação;
• A: Corrente requerida pelo motor em condições nominais de operação;
• F.S.: Fator de serviço, quando o fator de serviço é igual a 1,0, isto implica que o motor pode disponibilizar 100% de sua potência mecânica.
As dimensões e características de motores elétricos podem ser consultadas no catálogo disponível no link a seguir: 14_09_024 Manual de Motores.
© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/09/2015.

quarta-feira, 27 de julho de 2016

Comandos Elétricos - Aula 01 - História dos motores elétricos

Tudo começa com o grego Tales de Mileto que, em 41 a.C. ao esfregar um pedaço de resina fóssil em um pano, a resina parecia atrair pequenos corpos, como fios de cabelo. Depois de muito tempo, cerca de quinze séculos, Mileto foi completado pelo físico e inglês da corte, William Gilbert, em 1600, descobriu que além da resina experimentada por Tales, muitos outros materiais poderiam atrair se fossem friccionados.
Otto von Guericke e seu gerador eletrostático
A partir desse marco muitos inventos surgiram. Foi em 1663, o alemão Otto Von Guericke construiu a primeira máquina eletrostática, que transformava energia mecânica em energia elétrica. No final do século XVIII, foi verificado também que, por meio do princípio eletrostático, poderia ser possível também gerar energia mecânica. Antes dessa comprovação, o americano Benjamin Franklin, em 1752, com o experimento da pipa percebeu que a eletricidade podia ser captada e conduzida por fios.
Somente após o final do século XVIII, com o dinamarquês Hans Christian Oersted e o francês André Marie Ampère que foi dado realmente o primeiro e grande passo ao surgimento do motor elétrico. Oersted observou a agulha magnética de uma bússola desviar da posição original perto de um condutor de energia elétrica e voltar à posição inicial ao ser afastado dele, assim foi provado a influencia da eletricidade no magnetismo. Ampère, em 1821, um ano depois da conclusão de Oersted, complementou o experimento, criando a “lei da mão direita” que tomou como base a orientação de uma agulha imantada no sentido da corrente.
William Sturgeon mostra um experimento com eletroíma
Os cientistas ingleses William Sturgeon e Michael Faraday, inspirados pelas descobertas de Oersted e Ampère foram os responsáveis pelos últimos passos rumo à construção do motor elétrico onde Sturgeon inventou, em 1825, o eletroímã, fundamental na construção de máquinas elétricas gigantes e Faraday descobriu enfim a indução eletromagnética, provando que Tales de Mileto há quase dois mil anos atrás estava certo.
Entre 1831 quando Faraday comprovou o eletromagnetismo e 1886 quando o cientista alemão Werner Von Siemens criou o primeiro motor elétrico, esse intervalo de 35 anos para que o primeiro motor elétrico da história surgisse não atrapalhou que durante esse período, outras máquinas com o mesmo princípio fossem inventadas, pra começar Faraday criou um gerador, o inglês W. Ritchie inventou o comutador, peça que seria importante na composição do motor elétrico e o mecânico francês H. Pixii colocou o invento em prática. Pixii construiu um gerador composto de um imã em ferradura que girava na frente de duas bobinas presas com um núcleo de ferro, no final dessa mesma década, o alemão, Moritz Hermann Von Jacobi, instalou um motor movido a pilhas galvânicas dentro de uma lancha e transportou 14 pessoas durante algumas horas foi ai que se mostrou, pela primeira vez, que a energia elétrica podia ser utilizada a favor do trabalho mecânico, porem o custo fez com que o invento se tornasse um item de luxo. Werner Von Siemens, em 1866, já tenha criado um gerador de tensão elétrico baseado no princípio de indução eletromagnética, construiu um dínamo, ou seja, uma máquina eletrodinâmica que converte força mecânica em corrente elétrica e provou que a tensão necessária para o magnetismo podia ser extraída do próprio enrolamento do rotor, assim, a máquina podia gerar sua própria energia e não ficar dependente dos imãs então a invenção barateou o gerador, que também funcionava como motor quando alimentado por energia elétrica. Com preço menor, estavam criadas as condições para uma maior propagação do invento.
Novas evoluções foram surgindo, em 1879, Siemens em conjunto com Johann George Halske, apresentou uma nova invenção: uma locomotiva movida por um motor elétrico de dois quilowatts. O motor, apesar de mais barato que no início, continuava com o custo muito elevado para ser produzido em escala industrial, além de apresentar problemas técnicos.
O italiano Galileu Ferraris, o iugoslavo Nicolau Tesla e alemão Friedrich Haselwander passar a estudar a maquina e tentar tornar mais viável, então suas descobertas pareciam solucionar os problemas em um primeiro momento, mas logo se mostram inútil.
Em 1890, o cientista russo enraizado na Alemanha, Michael Von, que antes, desenvolveu um motor trifásico de corrente alternada com potência contínua de 80 watts e rendimento de aproximadamente 80%. O equipamento mostrou-se ideal para os planos da indústria, por apresentar alto rendimento, ótima partida, relativo silêncio durante o funcionamento e baixa complexidade o que facilitava a manutenção, tornando-o mais seguro para a operação.
Em 1891, o construtor russo já tinha conseguido produzir o novo equipamento em série. Simultaneamente, começaram a aparecer as primeiras indústrias de motores que logo se tornaram muitas. Os equipamentos se padronizaram e aos poucos diminuíram de tamanho e peso os motores de hoje, cujo peso representa somente 8% das máquinas com a mesma potência fabricadas no início do século XIX.
Para que desenvolvimentos e inovações ocorressem, foram necessários diversos motivos. O primeiro deles pode ser creditado na conta dos estudiosos da área, que ao analisar mais detalhadamente os aspectos técnicos do motor elétrico, consolidaram a teoria necessária para que construtores pudessem a partir delas realizar melhorias. O segundo fator deve-se à competição. Em busca de maiores fatias do mercado, indústrias de motores buscavam destaque, lançando equipamentos diferentes da concorrência, assim eram colocados à disposição dos consumidores motores com potência igual,mas cada vez menor. A terceira razão foi o uso de matérias-primas mais nobres e apropriadas na estrutura dos motores. A quarta talvez mais importante foi o uso em grande escala dos motores pela população mundial que impulsionou os fabricantes a desenvolverem mais e melhores produtos.
© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/09/2015

segunda-feira, 20 de junho de 2016

Professor, hoje tem aula de quê ???

Seja bem-vindo ao Blog do Professor Sinésio R. Gomes.
Na seção " Professor, hoje tem aula de quê ??? " você encontrará artigos interessantes e material das aulas teóricas e práticas. 
A seção de informações é dividida por matérias e temas dirigidos aos alunos de cursos técnicos de Eletroeletrônica, Aprendizagem Industrial na área de Eletricista de Manutenção e Engenharia Elétrica.

Anotações de Aulas aplicadas aos Cursos Técnico em Eletroeletrônica e Eletromecânica ministradas
pelo Professor Sinésio Raimundo Gomes está disponível em:


Diagramas de Comados Elétricos de Motores de Indução trifásico revisados aplicados ao Curso Técnico em Eletroeletrônica ministrados pelo Professor Sinésio Raimundo Gomes na Matéria de Manutenção de Sistemas Elétricos Industriais estão disponíveis abaixo: 
  1. Partida Direta de Motor de Indução Trifásico: 16_04_01 Partida Direta Motor ;
  2. Partida sem proteção de Motor de Alta Inércia: 16_04_02 Partida de Motor de Alta Inércia ;
  3. Partida com Freio Contra Corrente: 16_04_03 Partida com Freio Contra Corrente ;
  4. Partida e Reversão de Motor de Indução Trifásico: 16_04_04 Partida Direta e Reversão ;
  5. Partida de Motor com Reversão e Freio CC: 16_04_05 Partida com Reversão e Freio ;
  6. Partida Estrela Triângulo de Motor de Indução: 16_04_06 Partida Estrela Triângulo ;
  7. Partida e Reversão Estrela Triangulo: 16_04_07 Partida Estrela Triangulo com Reversão ;
  8. Partida de Motor de Indução com Compensadora: 16_04_08 Partida Compensadora ;
  9. Partida e Reversão com Compensadora: 16_04_09 Partida Compensadora com Reversão ; 
  10. Partida Estatórica de Motor de Indução Trifásico16_04_10 Partida Estatórica ;
  11. Partida de 4 Motores de Indução Trifásico16_04_11 Partida de 4 Motores por botoeiras ;
  12. Partida Sequencial de 4 Motores automática: 16_04_12 Partida Sequencial de 4 Motores ;
  13. Sequencial de 4 Motores proteção por Fusível : 16_04_12_Partida_Sequencial_Fusível ;
Diagramas de Comados Elétricos de Motores de Indução de 12 pontas  revisados aplicados ao Curso Técnico em Eletroeletrônica ministrados pelo Professor Sinésio Raimundo Gomes na Matéria de Manutenção de Sistemas Elétricos Industriais estão disponíveis abaixo: 
  1. Partida Estrela Série-Paralelo:  16_04_13 Partida Estrela // Dupla Estrela ;
  2. Partida e Reversão Estrela Série-Paralelo: 16_04_14 Reversão Estrela // Dupla Estrela ;
  3. Partida Triângulo Série-Paralelo: 16_04_15 Partida Triângulo // Duplo Triângulo .
  4. Partida e Reversão Delta Série-Paralelo: 16_04_16 Reversão Triângulo // Duplo Triângulo .
Diagramas de Comados Elétricos de Motores de Duplo Enrolamento revisados aplicados ao Curso Técnico em Eletroeletrônica ministrados pelo Professor Sinésio Raimundo Gomes na Matéria de Manutenção de Sistemas Elétricos Industriais estão disponíveis abaixo: 
  1. Partida de Motor - Duplo enrolamento: 16_04_17_Dois_Bobinados_Baixa_Alta
  2. Partida de Motor - Duplo enrolamento automática: 
  3. Partida e Reversão Motor - Duplo enrolamento: 16_04_19 Duplo Enrolamento e Reversão ;
Diagramas de Comados Elétricos de Motores de Dahlander revisados aplicados ao Curso Técnico em Eletroeletrônica ministrados pelo Professor Sinésio Raimundo Gomes na Matéria de Manutenção de Sistemas Elétricos Industriais estão disponíveis abaixo: 
  1. Partida de Motor de Indução Dahlander: 16_04_20_Dahlander_Baixa_Alta ;
  2. Partida e Reversão de Motor Dahlander: 16_04_21 Partida Dahlander com Reversão ;
  3. Partida e Reversão de Motor de Indução Dahlander automática: 16_04_22 Partida Dahlander Automática com Reversão .
Diagramas de Comados Elétricos de Motores de Rotor Bobinado revisados aplicados ao Curso Técnico em Eletroeletrônica ministrados pelo Professor Sinésio Raimundo Gomes na Matéria de Manutenção de Sistemas Elétricos Industriais estão disponíveis abaixo: 
  1. Partida de Motor de Rotor Bobinado com Aceleração Rotórica por Botoeira: 16_04_23_Partida_Rotórica_por_Botoeira.
  2. Partida de Motor de Rotor Bobinado com Aceleração Rotórica: 16_04_24_Partida_Rotórica ;
  3. Partida e Reversão de Motor de Rotor Bobinado : 16_04_25 Reversão Rotórica ;
Diagramas de Comados Elétricos de Motores de Indução Monofásicos revisados aplicados ao Curso Técnico em Eletroeletrônica ministrados pelo Professor Sinésio Raimundo Gomes na Matéria de Manutenção de Sistemas Elétricos Industriais estão disponíveis abaixo: 
  1. Partida de Motor Monofásico:
  2. Partida e Reversão de Motor Monofásico: 16_04_27 Reversão Motor Monofásico ;
Diagramas de Comados Elétricos de Motores de Corrente Contínua revisados aplicados ao Curso Técnico em Eletroeletrônica ministrados pelo Professor Sinésio Raimundo Gomes na Matéria de Manutenção de Sistemas Elétricos Industriais estão disponíveis abaixo: 
  1. Partida de Motor de Corrente Contínua:
  2. Partida e Aceleração de Motor de CC: 16_04_29_Partida_Motor_Compold_CC ;
  3. Partida e Reversão de Motor de Corrente Contínua:
Diagramas de Comados Eletrônicos de Motores revisados aplicados ao Curso Técnico em Eletroeletrônica ministrados pelo Professor Sinésio Raimundo Gomes na Matéria de Manutenção de Sistemas Elétricos Industriais estão disponíveis abaixo: 
  1. Partida Suave de Motor com Soft Starter: 16_04_61 Partida Suave SSW05 ;
  2. Partida de Motor com Soft Starter - 24Vcc:  16_04_62 Partida Suave SSW05 - 24v ;
  3. Partida e Reversão de Motor com Soft Starter: 
  4. Partida Suave de 3 Motores com Soft Starter: 16_04_64_Partida_Suave_3_Motores ;
  5. Partida e Reversão de Motor com Inversor: 16_04_65 Inversor CFW08
  6. Partida em Multivelocidade de Motor com Inversor:
  7. Partida de Motor CC com Conversor CA/CC :
  8. Partida de Motor com Servo Conversor :
Diagramas de Comandos Elétricos dos Simuladores de Defeitos aplicados ao Curso Técnico em Eletroeletrônica ministrados pelo Professor Sinésio Raimundo Gomes na Matéria de Manutenção de Sistemas Elétricos Industriais estão disponíveis abaixo: 
  1. Simulador de Defeitos Partida Estrela Triângulo SD 30 Partida Estrela Triângulo ;
  2. Simulador de Defeitos Aceleração RotóricaSD 31 Partida de Motor de Rotor Bobinado;
  3. Simulador de Defeitos Reversão CompensadoraSD 32 Reversão Compensadora;
  4. Simulador de Defeitos Reversão RotóricaSD 33 Reversão Rotor Bobinado;
  5. Simulador de Defeitos Duplo Bobinado SD 34 Dois Bobinados duas Velocidades;
  6. Simulador de Defeitos Compensadora TCSD 35 Partida Compensadora com TC ;
  7. Simulador de Defeitos Reversão Aceleração Rotórica com temporizadores RC:
  8. Simulador de Defeitos Reversão e Freio CCSD 37 Partida Reversão e Freio CC ;
  9. Simulador de Defeitos Partida de Motor DahlanderSD 38 Partida Dahlander;
  10. Simulador de Defeitos Reversão Estrela Triângulo SD 39 Reversão Estrela Triângulo;
  11. Simulador de Defeitos Reversão 2 Bobinados: SD 40 Reversão 2 Bobinados 2 RPM ;
  12. Simulador de Defeitos Sequencial de 4 MotoresSD 41 Partida Sequencial 4 M;
  13. Simulador de Defeitos Reversão de Motor DahlanderSD 42 Reversão Dahlander;
Diagramas de Comados Elétricos de Simuladores de Reparos Gerais em 24 VCC revisados aplicados ao Curso Técnico em Eletroeletrônica ministrados pelo Professor Sinésio Raimundo Gomes na Matéria de Manutenção de Sistemas Elétricos Industriais estão disponíveis abaixo: 
  1. SRG Partida de Motor Monofásico  SRG 43 Partida e Reversão Motor Monofásico ;
  2. SRG Partida, Reversão e Freio CC SRG 44 Partida com Reversão e Freio .
  3. SRG Partida e Reversão CompensadoraSRG 45 Partida e Reversão Compensadora .
  4. SRG Reversão com Aceleração Rotórica:  SRG 46 Reversão com Aceleração Rotórica .
  5. SRG Partida Sequencial para 4 Motores:  SRG 47 Partida Sequencial de 4 Motores.
  6. SRG Partida e Reversão Dahlander:  SRG 48 Partida Dahlander com Reversão 
  7. SRG Reversão 2 Bobinados:  SRG 49 Dois Bobinados com Reversão . 
  8. SRG Partida Estrela Triângulo SRG 50 Partida Estrela Triângulo . 

Diagramas de Comados Elétricos dos painéis de Manutenção Geral em 220 VCA revisados aplicados ao Curso Técnico em Eletroeletrônica elaborados pelo Professor Gilberto Momenté utilizados na Matéria de Manutenção de Sistemas Elétricos Industriais estão disponíveis abaixo: 
  1. GM Partida Estrela Triângulo GM 51 Partida Estrela Triângulo . 
  2. GM Reversão com Aceleração Rotórica: 
  3.  .


© Direitos de autor. 2016: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 31/05/2016.


domingo, 19 de junho de 2016

Comandos Elétricos - Aula 59 - Partida e Reversão de motor com Inversor de Frequência

Figura 01 - IHM do Inversor de frequência
Um inversor de frequência nada mais é do que um equipamento eletrônico capaz de variar a velocidade de giro de motores elétricos trifásicos.
O nome “inversor de frequência” é dado pela sua forma de atuação, mas para entendermos melhor isso, precisamos saber como funciona um motor trifásico.
Motor elétrico de indução trifásico:
O funcionamento de um motor elétrico de indução trifásico, embora altamente eficiente, é muito simples. Ele apenas “imita” a frequência da rede onde está ligado. A frequência da rede de corrente alternada é a quantidade de vezes que ela alterna por segundo e é através da unidade Hertz (Hz), ou seja, uma rede de 60Hz alterna 60 vezes em um segundo. Essa tensão oscilante passa pelas bobinas do motor e forma um campo giratório e o motor tende a segui-lo, então, quanto mais alta for a frequência, mais rápido será esse campo e mais rápido o motor tenderá a girar.
O inversor de frequência tem como principal função alterar a frequência da rede que alimenta o motor, fazendo com que o motor siga frequências diferentes das fornecidas pela rede, que é sempre constante. Desta forma podemos facilmente alterar a velocidade de rotação do motor de modo muito eficiente.
O uso de inversores de frequência é responsável por uma série de vantagens, dependendo dos modelos oferecidos pelos fabricantes, são unidas a capacidade de variar a velocidade com controles especiais já implantados no equipamento. Esses controles proporcionam além da total flexibilidade de controle de velocidade sem grande perda de torque do motor, aceleração suave através de programação, frenagem direta no motor sem a necessidade de freios mecânicos além de diversas formas de controles preferenciais e controles externos que podem ser até por meio de redes de comunicação. Tudo isso com excelente precisão de movimentos.
Figura 02 - Diagrama elétrico da Partida de motor
com Inversor de frequência CFW08
Além destas vantagens, os inversores ainda possuem excelente custo-benefício, pois proporcionam economia de energia elétrica, maior durabilidade de engrenagens, polias e outras transmissões mecânicas por acelerar suavemente a velocidade.
A possibilidade de eliminar reduções mecânicas do projeto também é possível, assim mais economia será possível.
Parâmetrização do Inversor de frequência
Um parâmetro do inversor de freqüência é um valor de leitura ou escrita, através do qual o usuário pode ler ou programar valores que mostrem, sintonizem ou adeqüem o comportamento do inversor e motor em uma determinada aplicação. Exemplos simples de parâmetros: Parâmetro de Leitura P003: Corrente consumida pelo motor; Parâmetro Programável P121: Velocidade de giro do motor, quando comandado pelo teclado (referência de velocidade, valor de freqüência) .

Quase todos os inversores disponíveis no mercado possuem parâmetros programáveis similares. Estes parâmetros são acessíveis através de uma interface composta por um mostrador digital (“display”) e um teclado, chamado de Interface Homem-Máquina (IHM), ver figura 1.
Para esta aplicação iremos parametrizar:
P000 = 5 - Parâmetro de Acesso. Libera o acesso para alteração do conteúdo dos parâmetros. O valor da senha é 5. O uso de senha está sempre ativo.
P204 = 5 - Carrega Parâmetros com Padrão de Fábrica. Reprograma todos os parâmetros para os valores do padrão de fábrica. Para isso, programe P204 = 5. Os parâmetros P142 (tensão de saída máxima), P145 (freqüência nominal),P295 (corrente nominal),P308 (endereço do inversor) e P399 a P407 (parâmetros do motor) não são alterados quando é realizada a carga dos ajustes de fábrica através de P204 = 5.
P000 = 5 - Parâmetro de AcessoLibera o acesso para alteração do conteúdo dos parâmetros. 
Com as alterações acima o inversor de frequência está pronto para ser configurado, as entradas digitais estão habilitadas na funções remoto com as seguintes funções:
DI1 = Habilita Geral.
DI2 = Sentido de Giro.
DI3 = Reset de falha.
DI4 = Gira / Para.
Para esta aplicação também iremos parametrizar:
P100 = 12s - Rampa AceleraçãoEste parâmetro define o tempo para acelerar linearmente de 0 até a freqüência nominal.
P101 = 8s - Rampa DesaceleraçãoEste parâmetro define o tempo para desacelerar linearmente da freqüência nominal até 0.
P202 = 2 - Inversor Vetorial. Define o modo de controle do inversor. O controle vetorial permite um melhor desempenho em termos de torque e regulação de velocidade. O controle vetorial do CFW-08 opera sem sensor de velocidade no motor (sensorless). Deve ser utilizado quando for necessário: uma melhor dinâmica (acelerações e paradas rápidas); quando necessária uma maior precisão no controle de velocidade; operar com torques elevados em baixa rotação ( < 5Hz).
Exemplos: acionamentos que exijam posicionamento como movimentação de cargas, máquinas de empacotamento, bombas dosadoras, etc.
P220 = 0 - Seleção da Referência de velocidadeDefine quem faz a seleção da Referência de velocidade - Situação Local.  0 - Sempre situação local. 
P221 = 0 - Velocidade local através das Teclas < e > da IHM. Seleção da Referência de velocidade – Situação Local. 
P222 = 0 - Velocidade Remoto através de AI1Seleção da Referência de velocidade – Situação Remoto. 
P229 = 2 - Comando IHM e Bornes. Definem a origem dos comandos de habilitação e desabilitação do inversor, sentido de giro e JOG.
Os parâmetros do motor é definido através dos dados obtidos na placa do motor.
P399 = 50 - 99 Rendimento Motor
P400 = 220 Vac Tensão do Motor
P401 - Corrente do motor – 2,04 A
P402 - Rotação do motor – 1680 RPM .
P403 = 60 Hz - Frequência.
P404 = 5 - 1 CV - Potência Mecãnica.
P407 =0,5 a 0,9 Fator potencia.
P408 = Auto ajuste resistência rotórica.

Diagrama elétrico de Partida de Motor com Inversor disponível em : 16_04_30 Inversor CFW08 


© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/02/2015