slides aut cap3 se (1)

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

© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 2

Emílio, ENIDH/DEM


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



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



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



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



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


40719 (parte III) e CENELEC EN 50 005


N li ãNormalização e simbologia





Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosNormalização e simbologiaNormalização e simbologia



P i i i f õ d i itPrincipais funções dos circuitos 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



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



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


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



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


ç


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


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


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


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


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


Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosRelé térmico esquema simplificadoRelé térmico – esquema simplificado


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



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


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


Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSimbologia e numeração dos contactosSimbologia e numeração dos contactos


Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosContactor industrial (Schneider)Contactor industrial (Schneider)

Bloco principal e bloco de contactos auxiliares


p p


Esquemas básicosEsquemas básicosEsquemas básicos Esquemas básicos dedede de

comando e sinalizaçãocomando e sinalizaçãoçç


Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosEsquemas de comando e sinalizaçãoEsquemas de comando e sinalização


Interruptor de posição Interruptor de impulso com auto-alimentação



Comando local e à distância com interruptor de impulso



Encravamento eléctrico simples entre contactores


© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 34Encravamento eléctrico duplo


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


© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 36Circuitos sequenciais - ligação sucessiva de contactores


© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 41Circuito de teste de lâmpadas


Relés electromecânicos de comandoRelés electromecânicos de comandoRelé monoestável industrial


Relé Esquema dos contactos e bobina


Relés electromecânicos de comandoRelés electromecânicos de comandoRelé monoestável didáctico (BOSCH)



Relés electromecânicos de comandoRelés electromecânicos de comandoRelés industriais e de circuito impresso

Relés industriais Relé de circuito impresso



R lé i d t i l d t d ólid (SSRRelé industrial de estado sólido (SSR -Solid State Relay)



Relé electromecânico de comandoRelé electromecânico de comando (biestável)

Xo

x (x0) (NF)b bi

x (x1) (NA)

bobinas

( ) ( )


X1


Relé electromecânico biestávelRelé electromecânico biestávelExemplo de relé biestável (OMRON)

óexistente no laboratório



Esquemas básicos Esquemas básicos de de

comando de cilindros comando de cilindros pneumáticospneumáticospneumáticospneumáticos


Si t lé t iSi t lé t iSistemas eléctricosSistemas eléctricosBloco de botoneiras NA/NF utilizadasBloco de botoneiras NA/NF utilizadas no laboratório (BOSCH)


Si t lé t iSi t lé t iSistemas eléctricosSistemas eléctricosBloco de botoneiras de encravamentoBloco de botoneiras de encravamento NA/NF utilizadas no laboratório


Si tSi t lé t ilé t iSistemasSistemas eléctricoseléctricosSensor de fim de curso NA/NF (BOSCH)Sensor de fim de curso NA/NF (BOSCH)


Si t lé t iSi t lé t iSistemas eléctricosSistemas eléctricosElectroválvula biestável 5/2 utilizadaElectroválvula biestável 5/2 utilizada no laboratório (BOSCH)


Si t lé t iSi t lé t iSistemas eléctricosSistemas eléctricosElectroválvula biestável 5/3 utilizadaElectroválvula biestável 5/3 utilizada no laboratório (BOSCH)


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+



Esquemas básicos Esquemas básicos de de

comando de motores comando de motores eléctricos trifásicoseléctricos trifásicoseléctricos trifásicoseléctricos trifásicos



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



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


Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosArranque directo de motor trifásicoArranque directo de motor trifásico


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


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)


Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosArranque directo com inversão deArranque directo com inversão de marcha


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


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)


SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricosCircuito de arranque estrela triânguloCircuito de arranque estrela-triângulo


SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricosCircuito deCircuito de arranque

t l t iâ lestrela-triângulo suave (soft-starter)


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)



TemporizadoresTemporizadoresee

ContadoresContadoresContadoresContadores


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)


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


SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricosT i d t à ãTemporizador com atraso à acção

Relé temporizador à acção (industrial)


SistemasSistemas eléctricoseléctricosSistemasSistemas eléctricoseléctricosT i d t à ãTemporizador com atraso à acção

Relé temporizador à acção (didáctico)



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


bobina do relé


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



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)


p ( )


Temporizador com atraso ao repousoTemporizador com atraso ao repousoTemporizador didáctico (BOSCH)



Temporizadores electrónicosTemporizadores electrónicosExemplos de temporizadores da gama Schneider El t iElectric



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



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.,



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



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



Diagrama temporal do contador deDiagrama temporal do contador de impulsos

X

t Reset

L

L

t


t

Sistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosSistemas eléctricosContadores de impulsos didácticoContadores de impulsos didáctico existente no laboratório (Bosch)



Exemplo de aplicação do contadorExemplo de aplicação do contador


slides aut cap3 se (1)

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