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AUTOMAÇÃOAUTOMAÇÃO(M323)(M323)(M323)(M323)
CAPÍTULO IIICAPÍTULO IIICAPÍTULO IIICAPÍTULO III
Si t Elé t iSi t Elé t iSistemas EléctricosSistemas Eléctricos
2013/20142013/20142013/20142013/2014
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
Bibli fiBibliografiaJosé Matias, Ludgero Leote, Automatismos industriais - Comando e regulação, Didáctica EditoraDores Costa, Fé de Pinho, Comando de motores em baixa tensão, ENIDHmotores em baixa tensão, ENIDHCatálogos de equipamentos electro-mecânicos Schneider Electricmecânicos, Schneider ElectricApresentações de curso TIM III, João Emílio ENIDH/DEM
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Emílio, ENIDH/DEM
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
ÍNDICEÍNDICEEsquemas eléctricosNormalização e simbologiaÓrgãos de protecçãoÓrgãos de protecçãoÓrgãos de comandoCi i d d i li ãCircuitos de comando e sinalizaçãoCircuitos de comando de motores eléctricos trifásicos
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
E lé t iEsquemas eléctricosA representação de esquemas eléctricosde comando é feita normalmente da seguinte forma:
Esquemas de execução de ligaçõesEsquemas de percurso de correnteEsquemas de percurso de corrente
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
E d ã d li õEsquemas de execução de ligaçõesOs aparelhos são representados de forma a que todos os elementos constituintes (contactos principais e auxiliares, bobinas, etc...) apareçam numa visão de conjuntoA representação é mais complexa, comA representação é mais complexa, com cruzamento de cabos de ligaçãoDificulta a compreensão e leitura dosDificulta a compreensão e leitura dos esquemas
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
E d d tEsquemas de percurso de correnteSão mais claros e por esse motivo os mais utilizadosOs circuitos de comando e potência sãoOs circuitos de comando e potência são representados em separadoOs esquemas não apresentamOs esquemas não apresentam cruzamentos de ligaçõesO esquema de montagem fica bastanteO esquema de montagem fica bastante mais perceptível
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
N li ã i b l iNormalização e simbologiaNa área electrotécnica, a normalização internacional é efectuada pela Comissão Electrotécnica Internacional (CEI ou IEC em inglês)Existem ainda as normas nacionais dosExistem ainda as normas nacionais dos respectivos países (VDE-DIN – Alemanha; UTE – França; NP – Portugal)U a ça; o tuga )Normas comuns em Portugal: CE 117, DIN 40719 (parte III) e CENELEC EN 50 005
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40719 (parte III) e CENELEC EN 50 005
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
N li ãNormalização e simbologia
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
N li ãNormalização e simbologia
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
N li ãNormalização e simbologia
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
N li ãNormalização e simbologia
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosNormalização e simbologiaNormalização e simbologia
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
P i i i f õ d i itPrincipais funções dos circuitos eléctricos
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
SeccionamentoSeccionamentoO seccionamento dos circuitos é efectuado t é d di iti d i datravés de dispositivos denominados
seccionadores
Estes dispositivos abrem ou fecham dif t i it d i t l ã ddiferentes circuitos de uma instalação, de forma bem visível, de forma a não interromper o funcionamento do resto dainterromper o funcionamento do resto da instalação
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
SeccionamentoSeccionamentoA característica que mais distingue o
i d d t ó ã é f tseccionador dos outros órgãos é o facto de as suas manobras deverem ser efectuadas em vazio ou seja com osefectuadas em vazio, ou seja com os utilizadores desligados (bobinas, motores, resistências, etc…)resistências, etc…)
Caso o seccionador seja manobrado emCaso o seccionador seja manobrado em carga, poderá sofrer danos graves
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
P t ã ti d d f it / liProtecção: tipos de defeitos/anomaliasCurto-circuitos: provocam aquecimentos anormais rápidos e que obrigam a uma interrupção rápida do circuito Em geral, o curto-circuito representa o mais grave defeito numa instalaçãomais grave defeito numa instalação eléctrica
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosProtecção: tipos de defeitos/anomaliasProtecção: tipos de defeitos/anomalias
Sobrecargas: Defeitos que provocam i i laquecimentos anormais lentos e que
podem conduzir a curto-circuitos não b i d t t t i di tobrigando no entanto a corte imediato
Exemplos: sobrecargas contínuas; sobrecargas intermitentes; quebras de tensão; arranque demasiado lento de motores; obstáculos ao arrefecimento; temperatura ambiente demasiado elevada
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
Órgãos de protecçãoÓrgãos de protecçãoA protecção contra curto-circuitos é, em
d f í iregra, assegurada quer por fusíveis quer por disjuntores do tipo magnético, enquanto que a protecção contraenquanto que a protecção contra sobrecargas é assegurada por disjuntores ou relés térmicosou relés térmicosPelo facto de combinarem tecnologias diferentes, alguns órgãos de protecçãodiferentes, alguns órgãos de protecção asseguram em simultâneo a protecção contra ambas as situações
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ç
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
F õ d ó ã d t ãFunções dos órgãos de protecçãoDetectar o defeito e, em função do seu tipo, tomar uma decisão emitindo, ou não um sinal – órgão de protecçãoInterromper o circuito, de forma rápida e segura, após receber a ordem de aberturasegura, após receber a ordem de abertura dada pelo órgão de protecção – órgão de manobraa ob a
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosDisjuntores magneto térmicosDisjuntores magneto-térmicos
bi dCombinam duas formas de actuação
di idistintas, permitindo proteger
i ios circuitos tanto contra curto-i icircuitos como
contra sobrecargas
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosDisjuntores magnéticos ou de máximaDisjuntores magnéticos ou de máxima corrente
Destinam-se a assegurar a
protecção contra os efeitos das correntes de curto-circuito
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosRelé térmicoRelé térmico
A corrente do circuito passa através de enrolamentos que envolvem lâminas bimetálicas constituídas por metais com coeficientes de dilatação diferentesO aquecimento destas lâminas devido ao efeito de Joule provoca a suaao efeito de Joule provoca a sua dilatação
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosRelé térmicoRelé térmico
Uma vez que os dois metais que constituem as lâminas bimetálicas se dilatam de forma diferente, as lâminas sofrem um encurvamentoEste encurvamento é utilizado paraEste encurvamento é utilizado para deslocar um mecanismo que actua os contactos eléctricoscontactos eléctricos
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosRelé térmico esquema simplificadoRelé térmico – esquema simplificado
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosÓrgãos de comandoÓrgãos de comando
O contactor é um órgão de manobra i d l í li daccionado por um electroíman alimentado
por um circuito que pode ser totalmente i d d t d i it t tindependente do circuito que o contactor vai manobrarQuando a bobina do electroíman é alimentada, o contactor fecha os seus contactos de potência estabelecendo o circuito
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
Ó ã d dÓrgãos de comandoPara além dos contactos de potência, o contactor pode possuir diversos contactos auxiliares Estes contactos permitem assegurar, como veremos mais adiante, a sua auto-como veremos mais adiante, a sua autoalimentação, bem como funções de sinalização e comando de outros órgãoss a ação e co a do de out os ó gãos
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosÓrgãos de comandoÓrgãos de comando
Os contactores são essenciais para o d dcomando de motores e outros
equipamentos, particularmente quando se t d f t d dpretende efectuar o comando desses
equipamentos à distância
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSimbologia e numeração dos contactosSimbologia e numeração dos contactos
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosContactor industrial (Schneider)Contactor industrial (Schneider)
Bloco principal e bloco de contactos auxiliares
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p p
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
Esquemas básicosEsquemas básicosEsquemas básicos Esquemas básicos dedede de
comando e sinalizaçãocomando e sinalizaçãoçç
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosEsquemas de comando e sinalizaçãoEsquemas de comando e sinalização
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Interruptor de posição Interruptor de impulso com auto-alimentação
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosEsquemas de comando e sinalizaçãoEsquemas de comando e sinalização
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Comando local e à distância com interruptor de impulso
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosEsquemas de comando e sinalizaçãoEsquemas de comando e sinalização
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Encravamento eléctrico simples entre contactores
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosEsquemas de comando e sinalizaçãoEsquemas de comando e sinalização
© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 34Encravamento eléctrico duplo
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosEsquemas de comando e sinalizaçãoEsquemas de comando e sinalização
O encravamento mecânico é utilizado em i á icasos em que se exige máxima segurança,
nomeadamente nas inversões de marcha d t d tde motores e no arranque de motores em estrela-triângulo
© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 35Encravamento mecânico entre contactores
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosEsquemas de comando e sinalizaçãoEsquemas de comando e sinalização
© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 36Circuitos sequenciais - ligação sucessiva de contactores
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosEsquemas de comando e sinalizaçãoEsquemas de comando e sinalização
© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 37Exemplos de circuitos com sinalização de serviço
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosEsquemas de comando e sinalizaçãoEsquemas de comando e sinalização
© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 38Sinalização de defeito
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosEsquemas de comando e sinalizaçãoEsquemas de comando e sinalização
© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 39Sinalização luminosa através de contactor auxiliar KA
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosEsquemas de comando e sinalizaçãoEsquemas de comando e sinalização
© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 40Sinalização de defeito através de contactor auxiliar KA1
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosEsquemas de comando e sinalizaçãoEsquemas de comando e sinalização
© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 41Circuito de teste de lâmpadas
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
Relés electromecânicos de comandoRelés electromecânicos de comandoRelé monoestável industrial
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Relé Esquema dos contactos e bobina
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
Relés electromecânicos de comandoRelés electromecânicos de comandoRelé monoestável didáctico (BOSCH)
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
Relés electromecânicos de comandoRelés electromecânicos de comandoRelés industriais e de circuito impresso
Relés industriais Relé de circuito impresso
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
R lé i d t i l d t d ólid (SSRRelé industrial de estado sólido (SSR -Solid State Relay)
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
Relé electromecânico de comandoRelé electromecânico de comando (biestável)
Xo
x (x0) (NF)b bi
x (x1) (NA)
bobinas
( ) ( )
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X1
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
Relé electromecânico biestávelRelé electromecânico biestávelExemplo de relé biestável (OMRON)
óexistente no laboratório
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
Esquemas básicos Esquemas básicos de de
comando de cilindros comando de cilindros pneumáticospneumáticospneumáticospneumáticos
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Si t lé t iSi t lé t iSistemas eléctricosSistemas eléctricosBloco de botoneiras NA/NF utilizadasBloco de botoneiras NA/NF utilizadas no laboratório (BOSCH)
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Si t lé t iSi t lé t iSistemas eléctricosSistemas eléctricosBloco de botoneiras de encravamentoBloco de botoneiras de encravamento NA/NF utilizadas no laboratório
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Si tSi t lé t ilé t iSistemasSistemas eléctricoseléctricosSensor de fim de curso NA/NF (BOSCH)Sensor de fim de curso NA/NF (BOSCH)
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Si t lé t iSi t lé t iSistemas eléctricosSistemas eléctricosElectroválvula biestável 5/2 utilizadaElectroválvula biestável 5/2 utilizada no laboratório (BOSCH)
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Si t lé t iSi t lé t iSistemas eléctricosSistemas eléctricosElectroválvula biestável 5/3 utilizadaElectroválvula biestável 5/3 utilizada no laboratório (BOSCH)
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Si tSi t lé t ilé t iSistemasSistemas eléctricoseléctricosCircuito de arranque/paragem/EmergCircuito de arranque/paragem/Emerg.
Ci c ito eléct ico com elé monoestá el© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 54
Circuito eléctrico com relé monoestável
Si t lé t iSi t lé t iSistemas eléctricosSistemas eléctricosCircuito de start /stop/ emergênciaCircuito de start /stop/ emergência com relé ou memória biestável
VVcc
a0
Stop
a0
a1 Emerg
m Start
M- A+ A- M+
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
Esquemas básicos Esquemas básicos de de
comando de motores comando de motores eléctricos trifásicoseléctricos trifásicoseléctricos trifásicoseléctricos trifásicos
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
Ci it d d d dCircuitos de comando de arranque de motores eléctricos trifásicos
Arranque directo: o comando do motor é efectuado por uma botoneira de impulso, o p p ,que obriga a estabelecer um circuito de auto-alimentação da bobina do contactor çEsta auto-alimentação é efectuada através do contacto 13-14 do contactoratravés do contacto 13 14 do contactor KM1
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
áArranque directo de motor trifásicoS2 é o botão de arranque e S1 o botão de qparagemNa situação ilustrada na figura seguinte, oNa situação ilustrada na figura seguinte, o contacto 97-98 (normalmente aberto) do relé térmico é intercalado no circuito pararelé térmico é intercalado no circuito para comando de uma lâmpada avisadora de disparo do térmicodisparo do térmico
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosArranque directo de motor trifásicoArranque directo de motor trifásico
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosArranque directo de motor trifásicoArranque directo de motor trifásico com inversão de marcha
A figura seguinte mostra os esquemas de potência e comando de um motor trifásico com inversão de marchaQuando o contactor KM2 é accionado Qverifica-se a troca de duas fases de alimentação do motor, fazendo com que ç , qeste rode em sentido contrário
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosArranque directo de motor trifásicoArranque directo de motor trifásico com inversão de marcha
Os dois contactores são montados com um dispositivo de encravamento mecânicoque assegura que estes não possam, em caso algum, atracar em simultâneoUtiliza-se igualmente encravamento eléctrico para obtenção de uma dupla p ç pprotecção (KM1, KM2 ; contactos 31-32)
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosArranque directo com inversão deArranque directo com inversão de marcha
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosArranque estrela-triânguloArranque estrela-triângulo
1. O motor arranca com um pico det bi á i d id 1/3 dcorrente e binário reduzidos a 1/3 dos
valores de arranque directoó í é2. Após um curto período inicial é
estabelecida a comutação para triângulo3. O motor retoma as características
normais com um curto mas forte pico depcorrente acompanhado de fenómenostransitórios complexos que dependem da
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p q pvelocidade do motor no final da 1ª fase
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosDiagramas de corrente (I) e binárioDiagramas de corrente (I) e binário (B)
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SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricosCircuito de arranque estrela triânguloCircuito de arranque estrela-triângulo
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SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricosCircuito deCircuito de arranque
t l t iâ lestrela-triângulo suave (soft-starter)
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SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricosModelo de arrancador suave deModelo de arrancador suave de motores eléctricos trifásicos (Catálogo d S h id El t i )da Schneider Electric)
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
TemporizadoresTemporizadoresee
ContadoresContadoresContadoresContadores
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SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricosTemporizador com atraso à acção (onTemporizador com atraso à acção (on delay)
XX
t
x
Símbolo da bobina e
t
T1
Símbolo da bobina e do contacto
temporizado (CEI)
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p ( )
SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricos
T i d t à ãTemporizador com atraso à acçãoModo de operação: Ao activar a bobine do p çrelé é iniciada a contagem do tempo previamente ajustado (T1)p j ( )Ao atingir o final do tempo pré-definido (T1), os contactos irão comutar(T1), os contactos irão comutarAo desligar o relé, os contactos regressam imediatamente ao estado de repousoimediatamente ao estado de repouso
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SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricosT i d t à ãTemporizador com atraso à acção
Relé temporizador à acção (industrial)
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SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricosT i d t à ãTemporizador com atraso à acção
Relé temporizador à acção (didáctico)
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SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricos
T i d tTemporizador com atraso ao repouso (off delay)
Ao ligar o relé temporizador, os contactos são manobrados imediatamente, tal como ,num relé normalAo desligar o relé temporizador esteAo desligar o relé temporizador, este mantém os contactos comutados durante um determinado tempo regulável atravésum determinado tempo, regulável através de ajustamento, após a desactivação da bobina do relé
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bobina do relé
SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricos
Temporizador com atraso ao repousoTemporizador com atraso ao repousoNa figura seguinte, podemos observar:Diagrama temporal da variável de comando (X) e da variável comandada (x)( ) ( )Símbolo CEI – Comissão Electrotécnica Internacional, de um relé deste tipoInternacional, de um relé deste tipo
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SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricos
T i d tTemporizador com atraso ao repouso
X
t
x
Símbolo da bobina e
t
T1
Símbolo da bobina e do contacto
temporizado (CEI)
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p ( )
SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricos
Temporizador com atraso ao repousoTemporizador com atraso ao repousoTemporizador didáctico (BOSCH)
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SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricos
Temporizadores electrónicosTemporizadores electrónicosExemplos de temporizadores da gama Schneider El t iElectric
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SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricos
Circuito de alarme com contactosCircuito de alarme com contactos temporizados
Após a activação doApós a activação do contacto de defeito 13-14, o circuito vai13 14, o circuito vai alternando entre a
lâmpada ligada ou alâmpada ligada ou a buzina activada
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
Contador de impulsosContador de impulsosO contador de impulsos eléctricos, realiza a contagem progressiva, mediante a acção de impulsos eléctricos, na bobina de contagem Estes impulsos podem ser provenientes de p p pbotoneiras, microswitches, contadores, relés, etc.,
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
Contador de impulsosContador de impulsosA programação é realizada pelo utilizadoratravés de interruptores de impulso localizados no painel do dispositivoO accionamento dos contactos do contador, ocorre quando o número de , qimpulsos eléctricos na bobina de contagem for igual ao valor programado g g p gpelo utilizador
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
C t d d i lContador de impulsosA reposição do estado inicial do contador faz-se através da activação do “Reset” do contador (Exemplo: através de uma botoneira)Actuando o Reset, o contador inicia novaActuando o Reset, o contador inicia nova sequência de contagem de impulsos
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Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricos
Diagrama temporal do contador deDiagrama temporal do contador de impulsos
X
t Reset
L
L
t
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t
Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosContadores de impulsos didácticoContadores de impulsos didáctico existente no laboratório (Bosch)
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SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricos
Exemplo de aplicação do contadorExemplo de aplicação do contador
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