Capítulo
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6.1 – Comando local e à distância
Um comando local para um acionamento é aquele onde o circuito de comando está muito próximo do circuito de carga. No circuito da Figura 6.1, o contator K é acionado pela chave S3 (local). O selo é fechado, garantindo a energização da bobina e a chave K fechada.
Figura 6.1 – Exemplo básico de um comando local e à distância.
No comando à distância, a chave de acionamento (comando LIGA) também está em paralelo com o selo do contator, mas está distante da carga acionada. Este acionamento é denominado de comando remoto ou à distância.
Para citar alguns exemplos, equipamentos como bombas, exaustores, centrais de ar- condicionado, aquecedores etc. podem ser controlados à distância, a partir de uma central instalada longe dos mesmos, em uma sala de manutenção de uma indústria, em um painel de portaria de um condomínio etc. Também podem ser controladas à distância a abertura e fechamento de válvulas solenóides em tubulações de líquidos, em instalações prediais ou industriais, sendo ou não acopladas a uma central com controles e sensores adicionais. (Fonte: http://www.comtron.com.br/quadros.htm).
6.2 – Partida direta
Um sistema de partida de motor elétrico é comumente chamado de “chave de partida”. O texto
Acionamentos Industriais – Cap. 5: Métodos de comando de um motor de indução, destaca: “o modo
mais simples de dar a partida a um MI é o de „partida direta‟, no qual o motor é ligado à rede CA diretamente através de um contator – Figura 6.2.
Este método se aplica às seguintes situações: - em máquinas com qualquer tipo de carga;
- em máquinas que permitem normalmente suportar o conjugado (torque) de aceleração; - onde há fonte com disponibilidade de potência para alimentação do motor;
Há três formas usuais para a partida direta de um motor de indução, todas com base no modo de proteção do motor contra curto-circuito e sobrecarga:
1) utilizando fusível e relé de sobrecarga térmico; 2) fazendo uso de disjuntor e mantendo o relé térmico e
3) fazendo uso do disjuntor onde o mesmo executa a tarefa de proteção contra curto-circuito e contra sobrecarga.” (Acionamentos Industriais - Apostila. Cubatão: IFSP – Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial, Campus Cubatão, 2010, p. 51).
Figura 6.2 – Diagramas de Carga e de comando de um MIT em Partida Direta. Fonte: http://amauri.pro.br/arquivos/SAI471_ACI/Apostila_Acionamentos_Industriais_94p_rev_06.pdf
Este tipo de partida não é recomendado para motores elétricos de grande porte, pois, como já foi estudado no capítulo 2, a corrente de partida de um motor de indução quando ligado diretamente à tensão da rede é 6 a 8 vezes maior do que a corrente nominal. Assim, outros métodos de partida são utilizados, como: - partida estrela-triângulo, - partida por autotransformador (também chamada de compensadora) e partida suave (soft-starter), por meio de eletrônica de potência (uso do inversor de freqüência).
6.3 – Reversão de rotação (manual e semi-automático)
Como foi visto no capítulo 2, é o campo magnético H, na condição de campo girante, que determina o sentido de rotação do eixo de um motor trifásico. Tal campo girante é criado pela interação das correntes de alimentação trifásicas (ação motora: injeta-se nos terminais do equipamento energia elétrica e obtém-se no seu eixo energia mecânica).
Explicando em outras palavras, o campo girante, criado pelo enrolamento trifásico do estator, induz tensões nas barras do rotor (linhas de fluxo cortam as barras do rotor) as quais geram correntes, e conseqüentemente, um campo no rotor, de polaridade oposta à do campo girante. Como campos opostos se atraem e como o campo do estator (campo girante) é rotativo, o rotor tende a acompanhar a sua rotação. Desenvolve-se então, no rotor, um conjugado motor que faz com que ele gire, acionando a carga (Fonte: Catálogo de Motores Elétricos WEG).
A reversão de rotação, em um motor trifásico, é obtida de modo muito simples: basta inverter qualquer par de conexões entre o motor e fonte elétrica.
A Figura 6.3 mostra uma furadeira de impacto que opera com o recurso de reversão de rotação (a furadeira utiliza um motor monofásico, do tipo Universal).
6.3.1 – Chave reversora de comando manual
A chave reversora de comando manual tem o seu aspecto ilustrado na Figura 6.4a. Possui três posições: direita (D), desligada (0) e esquerda (E).
Figura 6.3 – Furadeira de Impacto, onde se trabalha com reversão de rotação.
Fonte: www.tramontina.com.br
De acordo com o esquema da Figura 6.5, estando a chave na posição zero (0), não há conexão da alimentação com o motor, pois as fases R, S e T não são ligadas aos terminais 1, 2 e 3 do mesmo.
Portanto, o MIT está desligado (sem alimentação das fases R, S e T) e o seu eixo não gira.
(a) (b) Figura 6.4 - (a) Chave reversora manual
(aspecto). (b) Modelo de fabricante.
Com a manopla do dispositivo na posição (D), ocorrem as conexões mostradas na Figura 6.6a. As fases R, S e T são conectadas aos terminais 1, 2 e 3 do MIT, que gira no sentido horário. Na posição E, Figura 6.6b, as conexões são alteradas em duas das três fases (a única ligação inalterada é a da fase T com o borne 3 do MIT). Nesta
situação ocorre reversão de rotação. Figura 6.5 – Chave reversora com posição (0) ajustada. Fonte: Apostila de Máquinas e Comandos Elétricos – SENAI-SP.
(a) (b)
Figura 6.6 – (a) Chave reversora com posição (D) ajustada. (b) Chave reversora com posição (E) ajustada. Fonte: Apostila de Máquinas e Comandos Elétricos – SENAI-SP. Disponível em:
A Figura 6.7 mostra um acionamento com reversão de rotação para um motor de indução trifásico (MIT), no modo MANUAL, através de contatores (K1 e K2), botoeira (S0) e chaves NA e NF
intertravadas (S1 e S2). A proteção é feita pelos fusíveis (F1,2,3) e pelo relé térmico (FT1).
Figura 6.7 – Diagramas de carga e de comando para a reversão MANUAL de rotação de um MIT.
Tente fazer uma descrição seqüencial do acionamento do MIT da Figura 6.7.
Projetar um acionamento de um motor trifásico para reversão de rotação que utilize o contator da figura ao lado, juntamente com um relé de tempo.
Diagrama esquemático de um contator com 2 terminais NA e um NF.
6.3.2 – Chave reversora de comando semi-automático
Este tipo de comando é muito utilizado no acionamento de portões, conhecido como “portão eletrônico”, onde, através de um controle remoto, o usuário abre e fecha o portão. O sistema de
acionamento define a partida, o tempo de parada (para a entrada/saída de veículos), o início da reversão e o fechamento/desligamento do portão.
São utilizadas chaves de fim-de-curso, relés de tempo e outros dispositivos. Ver o EF 44: projeto de um portão eletrônico.
EF
- Exercícios de FixaçãoSérie
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EF 41 – Sejam os diagramas da Figura 6.8 - comando de um MIT, local e à distância.a) Completar as ligações para um comando local e explicar o seu funcionamento.
b) Inserir um comando remoto (chave S11) de acionamento no diagrama, que sinalize no local o motor
ligado.
Figura 6.8 - comando de um motor trifásico, local e à distância.
EF 42 – Projeto de um acionamento de um MIT com reversão de rotação.
a) Alterar o diagrama de comando para o sistema da Figura 6.7 (reversão de rotação de um MIT), de modo que o acionamento seja automático, com K1 acionando o MIT por 30 segundos, e após 10 segundos, o contator K2 aciona o MIT com reversão de rotação, por 30 segundos.
b) Após este tempo, liga-se de novo o MIT manualmente e o ciclo recomeça. É possível reiniciar a operação do MIT automaticamente? Faça um projeto.
EF 43 – O sistema da Figura 6.9 é um diagrama para controle de nível de um reservatório de água, de 1000 litros. Modificar o circuito de acionamento, de modo que possa haver um acionamento remoto (liga/desliga) para a bomba.
Figura 6.9.
EF 44 – PROJETO 1
Para o projeto de um “portão eletrônico” (Figura 6.10) acionado por um motor de indução trifásico, pensou-se em utilizar os seguintes componentes, nos diagramas de comando e de carga: duas chaves de fim-de-curso, duas botoeiras (1 NA e 1 NF), cinco fusíveis Diazed, um relé térmico, dois contatores (K1 e K2), um relé de tempo, ajustado para 30 segundos (tempo suficiente, no caso do motor acionando um portão de garagem, para um veículo entrar ou sair com segurança), e duas lâmpadas de sinalização (para indicar portão em movimento e motor em modo de espera, antes de fechar). Projetar, desenhar e explicar este sistema de acionamento, desde a abertura até o fechamento do portão eletrônico.
Figura 6.10 – Portão eletrônico e posições das chaves de fim-de-curso.
6.4 – Motor de duas velocidades (Dahlander)
Para o acionamento de um motor Dahlander, deve-se seguir o padrão das ligações apresentado na Figura 6.11. Repare no fechamento dos terminais 1U, 1V e 1W em um ponto comum (em curto-circuito). Como mostram as Figuras 6.11 e 6.12, este motor possui em seu estator seis bobinas, combinadas de duas formas: estrela/triângulo e dupla estrela.
Relembrando ...
O circuito da Figura 6.11, já estudado no capítulo 2, mostra os enrolamentos deste motor. Em baixa velocidade a alimentação trifásica é ligada aos terminais 1U, 1W e 1V e os terminais 2U, 2V e 2W não são conectados. Na velocidade alta, a alimentação trifásica é ligada diretamente aos terminais 2U, 2V e 2W
e são curto-circuitados 1U, 1V e 1W. Figura 6.12.
A Figura 6.13 mostra um diagrama completo de acionamento (diagramas de comando e de carga) para o motor Dahlander.
O circuito opera da seguinte forma: acionando a botoeira S1, o motor parte em baixa velocidade,
pois o contator K1 alimenta os bornes U1, V1 e W1. Decorridos 5 segundos, o relé RT1 atua através da sua
chave NA, e os seus contatos 15-18 são fechados, alimentando os contatores K2 e K3 e seus respectivos
selos.
Então é desligado o contator K1 pela chave NF K2. Com K2 e K3 acionados, o motor gira em alta
velocidade – os bornes U1, V1 e W1 são ligados em comum pelo contator K2 e os bornes U2, V2 e W2 são
alimentados pela rede trifásica via contator K3.
(a) (b) Figura 6.13 – Acionamento temporizado do motor Dahlander.
(a) Diagrama de Carga. (b) Diagrama de Comando.
6.5 – Comando condicionado de motores elétricos
Ocorre entre, pelo menos, dois motores. Por exemplo, sejam dois motores, M1 e M2, onde o objetivo
relé temporizado. Logo, o segundo motor só é ligado se o primeiro estiver ligado, daí o nome de comando condicionado ou subseqüente.
Na ligação subseqüente de motores, podemos acionar uma esteira, ponte rolante ou um sistema automático industrial, a fim de desenvolver um produto determinado, mas sempre levando em conta que o(s) motor (es) seguinte(s) só funciona(m) se o anterior funcionar.
A instalação representada na Figura 6.14 é constituída por duas correias transportadoras tendo ao meio um moinho. É necessário que os motores entrem em funcionamento sucessivo pela seguinte ordem: m1, m2 e m3. Explique o motivo:
Figura 6.14 – Comando condicionado de três motores – esteira rolante.
Se o leitor não conseguiu responder, vai aqui uma explicação:
na sequência indicada, evitar-se-à a acumulação dos materiais transportados. Primeiramente é ligado o motor m1, para o transporte do material recebido do moinho acionado por m2. Este motor só
liga se m1 for ligado antes. Seguindo o processo, o material que entra no moinho vem da esteira acionada
por m3. Este motor é acionado após o motor m2.
E para desligar os motores? Qual deve ser desligado primeiro? Para evitar o acúmulo de
material nas esteiras e no moinho, é coerente a sequência: primeiro, desligar o motor m3 (um sensor
pode ser utilizado – esteira 3 vazia). A seguir, após o moinho m2 esvaziar, desligar m2 e, finalmente, após
a esteira de m1 esvaziar, desligar m1.
Um diagrama de carga para o sistema da Figura 6.14 é apresentado na Figura 6.15. Note que há um erro no sistema de proteção, pois somente um motor tem um conjunto de fusíveis para as fases de alimentação, M2 e M3 ficam sem proteção individual. Um possível diagrama de comando para os três motores, M1, M2 e M3 é apresentado na Figura 6.16.
Figura 6.15 – Diagrama de carga para o comando condicionado de três motores.
Modo de operação:
Pressionando a botoeira B1 o contator KM1 atraca e o motor M1 parte. Só depois de atracar o
contator KM1 (fechando o contato auxiliar 13-14, selo de KM1) se poderá acionar o motor M2,
pressionando a botoeira B2.
O motor M3 só poderá ser acionado após atracar o contactor KM2, que fechará o contato auxiliar
13-14 (selo). Basta pressionar o botão B3 para o contactor KM3 atracar e o motor M3 arrancar. Se houver
alguma situação de sobrecarga no motor M1 todos os motores em funcionamento pararão.
Como é feita a parada do sistema? A parada dos motores em funcionamento em qualquer momento é feita após pressionar o botão de paragem B0.
Figura 6.16 – Diagrama de Comando para o sistema da Figura 6.12.
Figura 6.17 – Esteira transportadora industrial de caixas, que após um processo, deslizam em uma rampa. Fonte:
EF
- Exercícios de FixaçãoSérie
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EF45 – Modificar o diagrama de comando da Figura 6.15, de modo que o motor M2 seja ligado 10 segundos após o motor M1. O motor M3 só será ligado 20 segundos após M1. Os três motores deverão ficar ligados durante 45 segundos e, decorrido este tempo, serão desligados.EF46 – Para o sistema de esteiras mostrado na Figura 6.18, onde os motores M1 e M2 operam em modo subseqüente, pede-se:
a) Descrever o funcionamento do sistema, de acordo com o que mostra a Figura 6.14 – são decorridos 15 segundos entre uma situação e outra.
b) Projetar um diagrama de comando temporizado para este sistema funcionar. Desenhar também o diagrama de carga, onde M1 e M2 são motores de indução trifásicos.
Figura 6.18 – Exercício EF42.
EF47 – A Figura 6.19 mostra um circuito de acionamento (chave de partida) de um motor CA, utilizado para abrir e fechar uma persiana.
a) Explicar o funcionamento do circuito e a função das chaves de fim-de-curso Q2 e Q3.
b) É possível temporizar o tempo de fechamento da persiana? Monte um diagrama de acionamento temporizado.
Figura 6.19 – EF43, reversão no acionamento de uma persiana.
QUESTÃO 4
P3
LEP 8
Lista de Exercícios e Problemas 7 – 10 Questões
Questão 1 – Descrever quais e a quantidade de dispositivos necessários para a manobra de dois motores,
onde um deve ter partida direta e o outro, partida com reversão. Descrever também qual a função de cada elemento dentro do circuito.
Questão 2 – Explicar a sequência do acionamento do seguinte sistema de reversão (Figura 1).
Figura 1 – Questão 1.
Questão 3 – Um relé eletrônico do tipo TRE (Retardo na Energização) é aquele que ao ser energizado
(bobina A1-A2), não arma os seus contatos imediatamente. A partir daí, inicia-se a contagem do tempo t (tRE) pré-selecionado na escala, após o qual o relé arma. Já um relé eletrônico do tipo TRD (Retardo na
Desenergização) é aquele que ao ser energizado (bobina A1-A2), arma seus contatos imediatamente. Ao ser desenergizado inicia-se a contagem do tempo t (tRD) pré-selecionado na escala, após o qual o relé
desarma.
Projetar um sistema de acionamento (reversão de velocidade, comando subseqüente etc.) empregando pelo menos um destes tipos de relé, onde as cargas são dois motores de indução trifásicos, M1 e M2. Nota: deverá ser utilizada uma lâmpada de sinalização L1, que mostra os dois motores funcionando juntos.
Questão 4 – Para o acionamento da Figura 2, completar as ligações pendentes, para o comando
condicionado dos dois motores e para reversão de velocidade no primeiro motor 30 s após a partida. a) Descrever a seqüência do acionamento.
Figura 2 – Comando condicionado de dois motores trifásicos – diagramas de carga e de comando.
b) Desafio: elaborar um diagrama de comando para manobrar dois motores de modo que o primeiro pode ser ligado de forma independente. O segundo pode ser ligado apenas quando o primeiro for ligado, mas pode se manter ligado mesmo quando se desliga o primeiro motor.
Fonte: http://www.gerson.110mb.com/index_arquivos/Apostila2mca.pdf
Questão 5 – Seja o esquema da Figura 3, para o comando manual do Motor Dahlander. Completar as
ligações pendentes e descrever a seqüência do acionamento.
Questão 6 – PROJETO. Seja um elevador elétrico, como mostram os esquemas das Figura 4a e 4b. O
carro e o contrapeso são suspensos por cabos de aço que passam por polias, de tração e de desvio, instaladas na casa de máquinas ou na parte superior da caixa. O movimento de subida e descida do carro e do contrapeso é proporcionado pela máquina elétrica de tração, que imprime à polia a rotação necessária para garantir a velocidade especificada para o elevador. A aceleração e o retardamento ocorrem em
função da variação de corrente elétrica no motor. A parada é possibilitada pela ação de um freio instalado na máquina.
- Projetar o acionamento completo (carga e comando) para este elevador, onde o mesmo é deslocado verticalmente por somente dois andares.
- Prever para o movimento um sistema de parada utilizando chaves de fim-de-curso. Desprezar o controle de velocidade (aceleração e frenagem).
Como sugestão de leitura, consultar o trabalho técnico “Controle de Elevador”, disponível em: http://www.vargasp.net/download/livros/Contr_dig_de_elevador.pdf.
Questão 5 – Comando manual do motor Dahlander
Circuito de carga (ou principal) Circuito de comando (auxiliar ou funcional) Figura 3 – Motor Dahlander – Diagramas de Carga e de Comando (comando manual).
Questão 6 _________________________________
(a) (b)
Figura 4 – Esquema de um elevador elétrico. (a) Posicionamento dos componentes do elevador para projetos de edifícios com casa de máquinas. (b) Layout dos componentes de um elevador sem casa de máquinas. Fonte: http://www.atlas.schindler.com/manual_transporte_vertical_2008.pdf
Questão 7 – Uma ponte rolante é apresentada na Figura 5, com todos os motores necessários para a sua
operação: movimento da ponte na horizontal (motor M2), movimento do guincho na horizontal (motor M1) e movimento do guincho na vertical (motor M3). Projetar um acionamento elétrico para este sistema, prevendo os movimentos citados.
Figura 5 – Esquema de uma ponte rolante – movimentos dos motores e operador com controle remoto industrial. Fonte: http://www.senai.fieb.org.br/img/infra/LogCADsticaeEMI-EMI-Ponterolante2004.gif
Questão 8 – O Diagrama completo de acionamento de um motor Dahlander é mostrado na Figura 6. Os
Figura 6 – Reversão de velocidade em motor Dahlander. Diagramas de Carga e de Comando.
a) Identifique e corrija os erros que impedem este sistema de funcionar (partida e reversão de velocidade). b) Inserir um comando automático onde o motor liga; após 10 segundos ocorra a reversão de velocidade e 30 segundos após ocorra o desligamento do sistema.
Questão 9 – PROJETO.
Projetar um diagrama completo, de comando e de carga, para o sistema de carregamento a granel apresentado na Figura 7. A mistura controlada pelo motor M6 só é ativada se pelo menos 3 materiais estão sendo depositados na esteira. Caso contrário, a esteira (M5) cessa o movimento, bem como o misturador.
Os motores M1, M2, M3 e M4 são ligados somente nesta sequência, 5 segundos após o outro (comando subseqüente), permanecendo ligados enquanto houver material nos seus respectivos silos. A esteira M5 é ligada assim que o motor M4 é ligado.
Se, por exemplo, pelo menos dois silos estiverem sem material, os motores M1 a M4 são desligados. Para ativar novamente o processo de mistura, é preciso encher pelo menos 3 silos acima do nível médio (metade do silo, acima do nível mínimo).
Figura 7 – Sistema de carregamento a granel. Fonte: http://www.bextra.com.br.
Questão 10 – PROJETO. Projetar um diagrama de comando para a ponte rolante mostrada na Figura 8
(e desenhar o correspondente diagrama de carga, para quatro motores), a fim de se implementar a seguinte sequência de movimentos (ida e volta):
a) movimento horizontal na direção A-B, com dois motores atuando simultaneamente; b) movimento horizontal na direção E-F, através de um só motor;
c) movimento vertical na direção C-D, com um só motor (levantamento e descida da carga pelo guincho). Uma observação importante: prever a atuação de um relé térmico, caso a carga a ser controlada seja acima de 500 kg.
Fazer a simulação utilizando o software CADE Simu.
Figura 8 – Sistema de uma ponte rolante com vários movimentos, na horizontal e na vertical. Fonte: http://croaciamc.com.br/simula/ponterolante.swf
LEITURA RECOMENDADA
Ponte rolante: um dos equipamentos mais largamente utilizados para o manuseio de cargas
Para movimentar com segurança de um ponto a outro não existe um equipamento mais versátil. Uma Ponte Rolante possui várias formas e é altamente adaptável em diferentes ambientes. A seguir temos uma lista de razões pelas quais esta peça de equipamento é muito valiosa.
- Não existe a necessidade de liberar corredores. Uma ponte rolante pode mover-se em lugares onde nenhum outro equipamento consegue chegar. Você já teve o caminho de suas empilhadeiras bloqueado e foi obrigado a redirecionar mão-de-obra para poder liberar um corredor. Obviamente que com uma ponte isto não aconteceria. Com uma botoeira independente ou mesmo com um controle remoto seu operador de ponte pode desviar-se dos obstáculos e até mesmo manobrar a carga facilmente sem qualquer obstrução. Você pode arrumar o pavimento da planta, com material exatamente onde este é necessário sem preocupar-se com obstruir o caminho da carga em movimento.
- Espaço Livre no Pavimento. Seu pavimento estará livre porque os suportes da ponte não estão no caminho. Normalmente o seu projetista irá fazer o design e posicionamento de colunas que esteja em espaço adequado, alinhadas com as paredes do pavilhão ou acompanhando as colunas deste. Você pode escolher uma ponte montada no topo das paredes (geralmente este projeto é feito já em conjunto com a construção) ou pode levantar os suportes da ponte do solo. Algumas vezes o projeto é uma combinação das duas coisas.
- Segurança. O operador pode posicionar-se em localização privilegiada para mover a carga em segurança. As empilhadeiras criam pontos cegos que são inerentes à estrutura ao redor do operador. Empilhadeiras são conhecidas causadoras de acidentes, fatais inclusive, por sua propensão a capotar ou virar quando a carga não está corretamente posicionada nos garfos. Funcionários podem se atropelados por empilhadeiras, fato comum bem como quedas de operadores. Pontes rolantes podem ser projetadas com aparelhos anti-colisão evitando choques com outras pontes dentro do mesmo pavimento.
- Customizáveis e adaptáveis. Pontes rolantes são bastante versáteis quando se refere aos acessórios conectados ao gancho principal. Os tipos são quase ilimitados. Acessórios que podem ser utilizados incluem barras de distribuição, ganchos em C, balanças, ferramentas customizadas de levantamento, manipuladores, levantadores a vácuo só para citar alguns. A indústria em geral possui vários tipos de