Projetos Elétricos

PROJETOS ELÉTRICOS

DIMENSIONAMENTO DE INSTALAÇÕES

ELÉTRICAS

Conteúdo

1 Fusíveis de Baixa Tensão 3

1.1 Generalidades ... 3 1.2 Funcionamento ... 3 1.3 Normalização e Classificação ... 6 1.4 Contatos ... 6 1.5 Tipos ... 6 1.6 Características ... 6 1.7 Fusíveis DIAZED ... 7 1.8 Fusíveis SILIZED ... 8 1.9 Fusíveis NEOZED... 8 1.10 Fusíveis SITOR ... 8 1.11 Fusíveis NH ... 9

1.12 Características dos Fusíveis Diazed e NH ... 10

1.13 Dirnensionamento de Fusíveis de Baixa Tensão ... 10

1.14 Curvas Típicas Tempo de Fusão x Corrente dos Fusíveis NH ... 12

1.15 Curvas Típicas Tempo de Fusão x Corrente dos Fusíveis Diazed ... 13

1.16 Exercícios ... 14

2 Dimensionamento de Contatores e Relês Térmicos 18

2.1 Dimensionamento de Contatores ... 18

2.2 Categorias de Utilização ... 18

2.3 Partida Direta ... 19

2.4 Partida Estrela Triângulo ... 19

2.5 Partida Compensada ... 20

2.6 Dimensionamento de Relês Térmicos ... 20

2.7 Exercícios Propostos ... 22

3 Dimensionamento de Condutores 24

3.1 Generalidades ... 24

3.2 Dimensionamento pelo Critério da Ampacidade ... 24

3.3 Dimensionamento pelo Critério da Queda de Tensão ... 27

3.4 Dimensionamento pelo Critério Watts x metros ... 40

4 Dimensionamento de Eletrodutos 43

4.1 Tipos ... 43

4.2 Taxa Máxima de Ocupação ... 43

4.3 Eletrodutos Instalados em Caixas de Derivação ... 44

4.4 Exercícios Propostos: ... 45

5 Luminotécnica 48

5.1 Luz ... 48

5.2 Fluxo Lumínoso (



) ... 48

5.3 Intensidade Luminosa (I) ... 48

5.4 Iluminância (E) ... 49

5.5 Luminância (L) ... 49

5.6 Dimensionamento da Iluminação para Ambientes Internos... 49

5.7 Iluminação Industrial ... 50

5.8 Exercícios ... 51

6 Correção do Fator de Potência 61

6.1 Legislação Atual ... 61

6.2 Conseqüências na Instalação Devido ao Baixo Fator de Potência ... 61

6.3 Principais Conseqüências para a Concessionária e para o Consumidor ... 62

6.4 Causas do Baixo Fator de Potência ... 62

6.5 Tipos de Correção do Fator de Potência ... 62

6.6 Determinação da Potência Reativa Capacitiva ... 63

6.7 Harmônicos ... 63

6.8 Conseqüências Sobre o Fator de Potência em Instalações com Harmônicos ... 64

6.9 Proteções Contra Harmônicos ... 64

6.10 Exercícios ... 65

7 Cálculo da Provável Demanda Máxima 66

7.1 Generalidades ... 66

7.2 Carga Instalada ... 66

7.3 Demanda ... 67

7.4Demanda Média de um Consumidor ou Sistema ... 67

7.5Demanda Máxima do Consumidor ... 67

7.6 Provável Demanda, Potência Demandada ou Potência de Alimentação ... 67

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CAPÍTULO 1 – FUSÍVEIS DE BAIXA TENSÃO

São dispositivos com o objetivo de limitar a corrente de um circuito, proporcionando sua interrupção em casos de curtos-circuitos

Generalidades

Os dispositivos constituem a proteção mais tradicional dos circuitos em sistemas elétricos. Sua operação consiste na fusão de um elo fusível. O elemento fusível, considerado o "ponto fraco" do circuito, é um condutor de pequena seção transversal, que sofre, devido a sua alta resistência, um aquecimento maior que o dos outros condutores, devido o efeito Joule pela passagem da corrente elétrica. Para uma relação adequada entre a seção do elemento fusível e a do condutor protegido, ocorrerá a fusão do metal do elo, quando o condutor atingir uma temperatura próxima da máxima admissível.

O elemento fusível é uma liga em forma de fio ou lâmina, geralmente de cobre, prata, estanho, chumbo, colocado no interior do corpo de porcelana ou papelão do fusível, hermeticamente fechado. Alguns fusíveis possuem um indicador, que permite verificar se o dispositivo fusível operou ou não. É composto por um fio, por exemplo, de aço, ligado em paralelo com o elemento fusível o que libera uma mola após a atuação. Essa mola atua sobre uma plaqueta, ou botão, ou até mesmo um parafuso, preso na tampa do corpo. A maioria dos fusíveis contém em seu interior, material granulado envolvendo por completo o elemento fusível. Este material é o meio extintor; para isso utiliza-se, em geral, areia de quartzo de granulometria conveniente.

O elemento fusível pode ter diversas formas. Em função da corrente nominal do fusível, ele é constituído de um ou mais fios ou lâminas em paralelo, com trecho(s) de seção reduzida. No elemento fusível .existe ainda um material adicional, um ponto de solda, cuja temperatura de fusão é bem menor que a do filamento.

Funcionamento

Para simplificar, analisaremos apenas o elemento fusível em série com os condutores do circuito. O condutor e o elemento são percorridos por uma corrente I, que os aquece. A temperatura do condutor, assume um valor constante. Devido à alta resistência do elemento fusível, este sofre um aquecimento maior (Q2) que é transferido para o meio adjacente, principalmente através das conexões

com os condutores, com baixa capacidade de transmissão de calor numa alta temperatura no ponto médio do elemento fusível. A temperatura decresce desde o ponto médio até as extremidades do elemento fusível. Os pontos de conexão não estão submetidos à mesma temperatura do ponto médio, porém possuem uma temperatura maior que a dos condutores (Q2). A temperatura QA não deve

ultrapassar um determinado valor para não prejudicar a vida útil da isolação dos condutores em regime permanente, para isto há um valor de corrente correspondente e este valor limite não deve ser ultrapassado. Desta forma, tal valor de corrente é definido como a corrente nominal do fusível. A passagem de uma corrente superior à nominal resulta na elevação da temperatura ao longo do filamento do fusível. Enquanto o pico de temperatura, Qmax, com uma certa margem de segurança,

permanece abaixo do ponto de fusão do filamento o fusível permanece intacto, não atuando. O aquecimento necessário à fusão do elemento compõe-se:

- do aquecimento necessário à elevação da temperatura até o valor do ponto de fusão, se não ocorrem perdas (ou dissipações) de calor;

- do aquecimento necessário à compensação das perdas de calor para meio adjacente ao elemento fusível. Se o fusível for percorrido por uma corrente muito superior à nominal, por exemplo, 10 vezes In, os trechos de seção reduzida das lâminas sofrerão fusão antes do ponto de solda, em virtude da alta densidade de corrente. Se a corrente for ainda mais elevada, por exemplo, 50 vezes a corrente nominal e o tempo de fusão menor que 1ms, os trechos de seção reduzida do elemento fusível serão levados à temperatura de fusão antes que a energia calorífica possa fluir para as partes adjacentes.

Após a fusão o elemento fusível está interrompido, porém a corrente que o levou à fusão não é interrompida instantaneamente, sendo mantida pela fonte e pela indutância do circuito. Ela circula através do arco formado no ponto de interrupção do elemento fusível.

O arco elétrico, que é estreitamente envolvido pelo elemento extintor, vaporiza o elemento fusível. O vapor do metal sob alta pressão é empurrado contra a areia, onde grande parte do arco é extinta. A areia retira a energia calorifica do arco provocando então sua total extinção. Após o processo resta um material sinterizado. Este material é misturado com vapor do elemento fusível.

Os fusíveis de baixa tensão para uso em instalações, podem ser: rolha, cartucho, DIAZED, NH, SITOR, SILIZED, NEOZED. Todos fabricados pela SIEMENS.

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Figura 1 – Fusível de rolha, Lorenzetti.

Cartucho: devemos considerar que os fusíveis cartucho cobertos pelas normas em referência, geralmente não são os mesmos encontrados à venda em mercados (de fabricação grosseira e baixa confiabilidade), que possuem corpo de papel e sem meio extintor

Figura 2 – Fusíveis de cartucho, tipo faca, Lorenzetti.

Diazed: também chamado de "tipo D" (usualmente designados por "DIAZED", que é marca registrada da SIEMENS). São fusíveis de característica de fusão rápida, utilizados em proteção de circuitos de comandos, de iluminação e em aplicações onde não há picos de corrente.

NH: são fusíveis de característica de fusão retardada, ou seja, quando houver um pico de corrente o fusível não atuará instantaneamente; haverá um "tempo de espera" para se verificar se o pico de corrente é um curto-circuito ou simplesmente a corrente de partida da carga.

São definidas duas séries de valores padronizadas para tensões nominais (em CA) como está mostrado a seguir: Série I (V) Série II (V) 220 (230) 120 208 240 277 380 (400) 415 500 480 660 (690) 600

As correntes nominais dos fusíveis, expressas em Ampere, devem ser escolhidas entre os seguintes valores: 2 - 4 – 8 – 10 – 12 – 16 - 20, - 25 - 32 – 40 - 50 - 63 – 80 - 100 - 125 – 160 – 200 – 250 - 315 – 400 - 500 - 630 - 800 - 1000 - 1250A.

Para os porta-fusíveis as correntes nominais devem ser escolhidas dentre os valores citados anteriormente, a menos que haja indicação em contrário.

A característica tempo-corrente de um fusível significa o tempo virtual de fusão ou de interrupção, em função da corrente presumida simétrica, sob condições de operação. A faixa compreendida entre a características tempo máximo de interrupção-corrente. A Figura 3 mostra a zona tempo-corrente de um fusível tipo gG e a Figura 4, a de um fusível tipo "aM".

tc = Tempo convencional

lnf = Corrente convencional de não fusão lf = Corrente convencional de fusão

Figura 3 – Zona tempo corrente de um fusível de uso geral (gG).

Figura 4 – Zona tempo corrente de um fusível tipo aM (menor valor a interronper 4 IN)

Nos fusíveis limitadores de corrente, devido às elevadas sobrecorrentes que ocorrem num curto-circuito, a fusão pode ocorrer em um intervalo de tempo inferior a 5ms, isto é, dentro do primeiro quarto de ciclo. Isto significa uma proteção eficaz e rápida.

6 Normalização e Classificação

As novas Normas Brasileiras de dispositivos fusíveis de baixa tensão, baseadas na série de publicações IEC 269 (de 1986/87), consideram para a proteção de circuitos (em CA, com tensão até 1kV e em CC até 1,5kV) dispositivos limitadores de corrente, com capacidade de condução de corrente a partir de 6kA.

Os fusíveis usados nesses dispositivos são classificados inicialmente de acordo com a faixa de interrupção e com categoria de utilização, sendo usadas para isso duas letras:

- a primeira, minúscula: "g" ou "a", indicando a faixa - a segunda, maiúscula, "G" ou "M' indicando a categoria.

Os fusíveis "g" são aqueles capazes de interromper todas as correntes que causam a fusão do elemento fusível até sua capacidade de interrupção nominal. São portanto, fusíveis que atuam em toda a faixa.

Os fusíveis "a" são capazes de interromper todas as correntes compreendidas entre um valor prefixado (superior a corrente nominal) e a capacidade de interrupção nominal. São assim, fusíveis que atuam em uma faixa parcial.

São considerados três tipos de fusíveis: gG, gM e aM.

Os gG são de aplicações gerais, utilizados na proteção de circuitos contra elevadas correntes de sobrecarga e contra correntes de curto-circuito. São caracterizados por um único valor de corrente nominal, In.

Os fusíveis aM são destinados à proteção de circuitos de motores contra correntes de curto-circuito, sendo também caracterizados por um único valor de corrente nominal, In.

Os fusíveis gM constituem um tipo novo, destinado à proteção de circuitos de motores contra correntes de curto-circuito. São caracterizados por dois valores de corrente: o primeiro, In, representa a corrente nominal do fusível. Ich ( sendo Ich > In) refere-se a característica tempo-corrente do fusível, correspondendo à de um fusível G. A codificação é feita por InMIch. Assim, por exemplo, 12M32A indica um fusível gM montado num dispositivo, cuja corrente permanente máxima é de 16A e cuja característica tempo-corrente é igual a de um fusível gG de 32A.

As normas ainda classificam os dispositivos fusíveis quanto ao tipo de pessoa indicada para utilização, ou seja, se a pessoa que trabalhará com o fusível é ou não qualificada para tal função. A classificação é: "para uso por pessoa autorizada" e "para uso por pessoas não qualificadas".

Os dispositivos fusíveis para uso por pessoa autorizadas (anteriormente denominadas "dispositivos fusíveis para uso industrial") são destinadas a instalação onde os fusíveis são, intencionalmente acessíveis somente para reposição por pessoas BA4 (qualificadas) e BAS (habilitadas). Podem ser gG, ou aM, com correntes nominais até 1.250 A, capacidade de interrupção não inferiores a 50kA (com tensão nominal até 660 V, em CA) ou 25kA (com tensão nominal até 750 V, em CC).

Contatos

Podem ser com contatos cilíndricos usualmente chamados de "cartuchos tipo industrial". Com contatos tipo faca, correspondendo ao tipo NH. Com contatos em bases com rosca, correspondendo aos tipos Diazed.

Tipos

Os fusíveis para uso por pessoas não qualificadas (anteriormente designados por "dispositivos fusíveis para uso doméstico") destinam-se a instalações elétricas onde os fusíveis são acessíveis e podem ser substituídos por pessoas comuns. São do tipo gG, com correntes nominais 100A, capacidade de interrupção não inferiores a 6kA (com tensão nominal até 240V) ou 20kA (com tensão nominal superior a 240V e até 500V).

Características

As características básicas dos fusíveis são as que se seguem: 1 -via de regra, de baixo custo;

2 -não possuem capacidade de efetuar manobras e, portanto, são usados normalmente com as chaves;

3 -unipolares e, conseqüentemente, suscetíveis de causar danos a motores pela possibilidade de operação com falta de fase. Podem, por outro lado, não isolar completamente o circuito sob curto-circuito;

4 -possuem características tempo-corrente não ajustável. Esta somente pode ser alterada pela mudança do "tamanho" do fusível (mudança de corrente nominal) ou do tipo de fusível (rápido ou retardado);

5 -de operação única, ou seja, sua atuação não é repetitiva e portanto, devem ser substituídos após a atuação por causa de um curto-ciruito;

6 -constituem, essencialmente, uma proteção contra correntes de curto-circuito. Principalmente os limitadores de correntes, que são mais rápidos que os disjuntores para sobrecorrentes extremamente elevadas, sendo em geral, relativamente lentos para pequenas sobrecorrentes;

7 -podem tomar-se defeituosos sob a ação de correntes elevadas que sejam interrompidas por outros dispositivos antes de provocar sua operação. Nestas condições, existe a possibilidade de atuação indevida, sob a ação de correntes subseqüentes, interrompendo desnecessariamente o circuito. Fusíveis DIAZED

Os fusíveis DIAZED são elementos limitadores de corrente, que devem ser usados preferencialmente na proteção dos condutores das redes de energia elétrica e circuitos de comando.

O conjunto de segurança DIAZED compõe-se dos seguintes elementos: base, parafuso de ajuste, fusível, anel de proteção e tampa. Construído para tensões até 5OOV~

Base: é a peça que reúne todos os componentes do conjunto de segurança. Pode ser fornecida

em 2 execuções:

- normal: para fixar com parafusos;

- dispositivo de fixação rápida: sobre trilho de 32mm, conforme norma DIN 46277;

Parafuso de ajuste: construído em diversos tamanhos de acordo com a ampacidade dos fusíveis.

Colocado na base, não permite a montagem de fusíveis de maior ampacidade do que previsto. A colocação dos parafusos de ajuste é feita com a chave 5SH3-700-B.

Anel de proteção: protege a rosca da base aberta, isolando a mesma contra e chapa do painel e

evita choques acidentais na troca dos fusíveis;

Tampa: é a peça na qual o fusível é encaixado, permitindo colocar e retirar o mesmo da base,

mesmo com a instalação sob tensão.

Fusível: é a peça principal do conjunto, dentro do qual montado e elo fusível sendo preenchido

com uma areia de baixa granulometria, de quartzo, que extingue o arco voltaico em caso de fusão. Para facilitar a identificação da corrente nominal do fusível, existe um indicador, que tem as cores correspondentes a cada valor de corrente nominal. Este indicador, também chamado de "espoleta", se desprende em caso de queima do elo, sendo visível através da tampa.

Corrente nominal (A)

Tipo Tamanho

Conf. DIN 49515

Rosca Código de cor Embalagem

(peças) Peso (kg) 2 4 6 10 16 20 25 5SB2 11 5SB2 21 5SB2 31 5SB2 51 5SB2 61 5SB2 71 5SB2 81 DII E27 Rosa Marrom Verde Vermelho Cinzento Azul Amarelo 50 2,6 2,6 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 35 50 63 5SB4 11 5SB4 21 5SB4 31 DIII E3 Preto Branco Cobre 50 5 5,1 5,4 80 100 5SC2 11 5SC2 21 DIV H R1 1/4" Prata Vermelho 20 11 11

8 Fusíveis SILIZED

Estes fusíveis têm uma característica ultra-rápida da curva tempo-corrente. São portanto, os ideais para a proteção de aparelhos equipados com semicondutores (tirístores e diodos) .A alta limitação de corrente destes fusíveis permite que a corrente de curto circuito no local da instalação, não atinja valores elevados. Uma faixa amarela. pintada sobre o corpo cerâmico. diferencia os fusíveis SILIZED dos demais. Os acessórios são os mesmos da linha DIAZED.

Corrente nominal (A) Tipo Tamanho Conf. DIN 49515 Rosca Código de cor Embalagem (peças) Peso 100 peças aprox. (Kg) 16 5SD4 20 DII E27 Cinzento 25 2,8 20 5SD4 30 Azul 2,9 25 5SD4 40 Amarelo 3,1 35 5SD4 50 DIII E33 Preto 25 5 50 5SD4 60 Branco 5,1 63 5SD4 70 Cobre 5,4 80 5SD5 10 DIV H R1 1/4" Prata 10 11 100 5SD5 20 Vermelho 11 Fusíveis NEOZED

São fusíveis de menores dimensões com característica de fusão retardada. Geralmente são apenas mantidos em estoque, pois sua utilização é na reposição para painéis de comandos, São similares aos fusíveis cartucho, porém os fusíveis NEOZED são fabricados pela SIEMENS.

Corrente nominal (A) Tipo Tamanho conf. DIN 49522 Rosca Código de cor Embalagem (peças) Peso 100 peças aprox. (Kg) 2 4 6 10 16 5SE2 002 5SE2 004 5SE2 006 5SE2 010 5SE2 016 D 01 E 14 Rosa Marrom Verde Vermelho Cinzento 50 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 20 25 35 50 63 5SE2 020 5SE2 025 5SE2 035 5SE2 050 5SE2 063 D 02 E 18 Azul Amarelo Preto Branco Cobre 50 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Fusíveis SITOR

São de característica ultra-rápida de fusão com curva de tempo-corrente do tipo gR especialmente indicados para proteção de diodos e tiristores, podendo ser utilizados para proteção de retificadores de alta corrente, Seus acessórios são: bases, punho e saca-fusíveis.

Tipo Corrente nominal (A) Tamanho conforme DIN 43620 Embalagem (peças) Peso unitário (Kg) 3NE4 201 32 1 03 0,41 3NE4 202 40 3NE4 217 50 3NE4 218 63 3NE4 220 80 3NE4 221 100 3NE4 222 125 3NE4 224 160 3NE4 327 (-6) 250 2 03 0,70 3NE4 330 (-6) 315 3NE4 333 (-6) 450 3NE4 334 (-6) 500 3NE4 337 (-6) 710 Fusíveis NH

Os fusíveis limitadores de corrente NH possuem a característica tempo-corrente retardada conforme VDE 0660, VDE 0636 e IEC 269. São construídos para tensões de até 50VCA e 440VCC.

São próprios para proteger os circuitos, que em serviço, estão sujeitos a sobrecargas de curta duração, o que acontece na partida direta de motores trifásicos com o rotor em gaiola. Mantém as características conforme as curvas típicas de operação, mesmo quando submetidos à sucessivas sobrecargas de curta duração e são resistentes à fadiga (envelhecimento) quando submetidos à sobrecargas de curta duração.

Figura 5 – Fusíveis NH, fabricante Siemens.

Tamanho Corrente nominal (A)

Tipo Tamanho Corrente

nominal (A) Tipo 000 6 10 16 20 25 32 40 50 63 3NA3 801 3NA3 803 3NA3 805 3NA3 807 3NA3 810 3NA3 812 3NA3 817 3NA3 820 3NA3 822 1 40 50 63 80 100 125 160 200 224 250 3NA3 117 3NA3 120 3NA3 122 3NA3 124 3NA3 130 3NA3 132 3NA3 136 3NA3 140 3NA3 142 3NA3 144 00 80 100 125 160 3NA3 824-Z 3NA3 830-Z 3NA3 832 3NA3 836

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Tamanho Corrente nominal (A)

Tipo Tamanho Corrente

nominal (A) Tipo 2 224 250 315 355 400 3NA3 242 3NA3 244 3NA3 252 3NA3 254 3NA3 260 3 400 500 630 3NA3 360 3NA3 365 3NA3 372 Tamanho Corrente nominal (A) Tipo 4 800 1000 1250 3NA3 475 3NA3 480 3NA3 482

Características dos Fusíveis Diazed e NH

Corrente nominal: a corrente nominal é a corrente máxima que o fusível suporta continuamente sem provocar a sua interrupção. É o valor marcado no corpo de porcelana do fusível;

Corrente de curto-circuito: é o valor de corrente que o fusível é capaz de interromper com segurança. Essa capacidade de ruptura não depende da tensão nominal da instalação, mas sim do produto tensão x corrente, ou seja, da potência;

Tensão nominal: é a tensão para a qual o fusível foi construído. Os fusíveis convencionais para baixa tensão são indicados para tensões de serviço em CA até 500V e em CC até 600V.

Resistência de contato: é uma grandeza elétrica (resistência ôhmica) que depende do material e da pressão exercida entre as superficies de contato. A resistência de contato entre a base e o fusível é a responsável por eventuais aquecimentos, em razão da resistência oferecida à corrente. Esse aquecimento às vezes pode provocar a queima do fusível;

Substituição: não é permitido o recondicionamento dos fusíveis em virtude de não haver substituição adequada do elo de fusão, o que pode comprometer as características tempo-corrente de atuação.

Curva tenpo-corrente: em funcionamento o fusível deve obedecer a uma característica: desligaménto-corrente circulante, fomecida pelos fabricantes.

Dirnensionamento de Fusíveis de Baixa Tensão

A proteção através de fusíveis é muito utilizada em motores. Neste tipo de instalação deve-se considerar a corrente de partida do motor (Ipm), pois o elevado pico de corrente pode cusar a fusão do elo do fusível e, conseqüentemente a interrupção indevida do funcionamento da máquina.

Para dimensionar um fusível para um motor a corrente do fusível deve ser:

Inf ≤ k x Ipm onde: Inf: corrente nominal do fusível (A);

Ipm: corrente de partida do motor (A).

O valor de k é determinado em função da corrente nominal(In) do motor: -para In ≤ 40A k=O,5

-para 40A < In ≤ 500A k=O,4 -para 500A < In k=O,3

A corrente de partida do motor (Ipm) é determinada em função de Rcpm (relação entre corrente de partida e corrente nominal) do motor:

Rcpm = Ipm/In (Rcpm também pode ser obtido pelas tabelas 1 e 2) Desta forma, a corrente de partida do motor será:

Ipm = In x Rcpm

Quando há um grupo de motores em um mesmo ramal alimentador, utiliza-se o seguinte critério para dimensionar os fusíveis que protegerão todo o grupo, atuando como proteção geral:

Inf ≤ Ipmm x k + Σ In Onde: Inf: corrente nominal do fusível (A);

Ipmm: corrente de partida do maior motor ou maior corrente de partida do grupo de.motores (A);

ΣIn: somatório das correntes dos demais motores do o ou do ramal (A).

Obs.: quando dimensionamos os fusíveis para proteger o ramal que alimenta um grupo de motores, devemos considerar, na maioria dos casos, a maior corrente de partida dentre os motores (lpmm), pois é a que causará maior pico de corrente na instalação e considerar também o somatório das correntes nominais dos demais motores (Σ In)

Recomendações

-Cada motor deve ser protegido por fuíveis individuais, ou seja, não se deve utilizar os mesmos fusíveis para proteger outras cargas;

-No caso de haver um agrupamento de motores, os fusíveis que protegem todo o grupo também devem ser capazes de proteger o motor de menor potência;

-Geralmente o fusível não atua em condições de sobrecarga, somente em caso de curto-ciruito; -O funcionamento de qualquer motor (partida) não deve comprometer a proteção dos demais motores ligados ao mesmo ramal.

Exemplo 1: calcule os fusíveis adequados para um motor de 5cv, trifásico, IV pólos, 380VFF, cuja

partida ocorre a vazio. Solução:

a) corrente nominal do motor (ln):

-consultando a tabela 1, encontramos o valor de In = 7,9A b) valor de "k":

-o fator multiplicador "k" será: In ≤ 40A k = 0,5 c) corrente de partida do motor:

-pela tabela 1, o valor de Rcpm será: Rcpm = 7,0 d) corrente de partida do motor (lpm):

-Ipm = In * Ipm = 7,9 * 7 = 55,3A e) corrente nominal do .fusível (lnf):

-Infs ≤ k * Ipm ≤ 0,5 * 55,3 Inf ≤ 27,65A

f) seleção do fusível: o motor é acionado a vazio, neste caso podemos utilizar fusível DIAZED. Também é possível utilizar fusível NH, que possui caraterística de fusão retardada. Consultando as curvas tempo de fusão x corrente dos fusíveis DIAZED, temos:

12

-para corrente de partida de 55,3A, há interseção com as curvas dos fusíveis de 10A e 16A. Para o fusível DIAZED - 10A, o tempo de fusão máximo é aproximadamente 400ms. Para o fusível DIAZED - 16A o tempo de fusão máximo é aproximadamente 6s. Portanto, o fusível adequado é o DZ - 16A. Aparentemente, podemos considerar o tempo máximo de 6s um valor elevado, mas lembre-se que este valor é o tempo máximo para fusão, ou seja, em caso de curto-circuito o fusível atuará imediatamente. Conclusão: serão utilizados fusíveis DZ -16A para este motor.

O fusível DIAZED também pode ser utilizado para proteção de motores, cuja partida ocorre sob carga, pois este fusível também possui um certo retardo na sua fusão. Porém, na prática, utiliza-se com maior freqiiência, para partidas com carga, fusíveis NH retardados, em função do fato da corrente de partida ser extremamente elevada, podendo causar a fusão inadequada do mesmo. Os fusíveis DIAZED são utilizados com maior freqüência para proteção de circuitos de comando.

Se desejássemos selecionar fusíveis NH para proteção deste motor, então, consultando o gráfico tempo de fusão x corrente para os fusíveis NH, utilizaríamos o fusível NH - 16A, pois verifica-se um tempo de fusão de aproximadamente 4s (lpm = 55,3A) para este caso.

Em alguns casos é possível utilizar fusíveis NH ou DIAZED, em função da forma de partida do motor (a vazio ou com meia carga). Nestas situações, para definir qual tipo de fusível utilizar, deve-se comparar os valores de tempo máximo de fusão que cada fusível oferece. De posse destes, é melhor aplicar o fusível que oferece menor tempo máximo de fusão, lembrando que este valor de tempo não deve ser muito pequeno, pois pode ocorrer a fusão indevida, causada apenas pela corrente de partida. Em motores que são acionados através de partida indireta (estrela-triângulo ou compensada) o dimensionamento dos fusíveis segue o mesmo procedimento de cálculo acima descrito. A única diferença é que devemos observar o valor da corrente que circula no motor quando o mesmo está conectado em estrela ou em triângulo, pois os valores são diferentes como já se sabe. Na partida compensada (realizada através de trafo), devemos observar o aumento da corrente em função dos TAP's do trafo de partida.

Curvas Típicas Tempo de Fusão x Corrente dos Fusíveis NH

Figura 6 – Curva característica tempo de fusão/corrente de curto do fusível NH, fabricante Siemens.

1.14.1 Seletividade entre Fusíveis NH

A tabela a seguir mostra qual fusível deve-se adotar à montante em função do fusível instalado à jusante do circuito .

Montante F1 Jusante F2 1250A 800A 1000A 630A 800A 500A 630A 400A 500A 315A 400A 250A 315A 200A 250A 160A 200A 125A 160A 100A 125A 80A 100A 63A 80A 50A 63A 40A 50A 32A 40A 25A 32A 20A 25A 16A 20A 10A 16A 6A 10A 4A (1) 6A 2A (1)

Curvas Típicas Tempo de Fusão x Corrente dos Fusíveis Diazed

Figura 7 – Curva característica tempo de fusão/corrente de curto-circuito de fusíveis Diazed, 500V, tipo retardado, Siemens.

F1

14 1.15.1 Seletividade entre Fusíveis Diazed

Montante F1 Jusante F2 100A 63A 80A 50A 63A 35A 50A 25A 35A 20A 25A 16A 20A 10A 16A 6A 10A 4A 6A 2A Exercícios

1- Dimensione os fusíveis para um motor trifásico, UI = 220V, IV pólos, 30cv, (y - ∆). 2- Dimensione os fusíveis para um motor trifásico, II pólos, Uf = 220V, 20cv, (y - ∆). 3- Dimensione os fusíveis para um motor monofásico, 4 pólos, 7,5cv, ligado em 220V.

4- Dimensione os fusíveis (inclusive o fusível geral) para urn circuito que alimenta os seguintes motores:

- motor trifásico, IVpólos, 10cv, Uf = 127V;

- motor monofásico, IV pólos, 5cv, ligado em 127V; - motor trifásico, II pólos, 30cv, UI = 380V, (Y - ∆)

5- Dimensione somente o fusível geral que alimenta os seguintes motores: - motor trifásico, IV pólos, 50cv, Ul = 380V;

Carecterísticas dos motores elétricos

Potência Nominal

Corrente

Nominal Rotação Cos



Potência Ativa Conjugado Nominal Relação Ip/In Relação Cp/Cn Rendi- mento Momento de inércia Tempo (s) rotor bloqueado cv 220V 380V rpm - kW mkgf - - % Kgm2 Trb Motores de II pólos 1,0 3,0 5,0 7,5 10 15 20 25 30 40 50 60 75 100 125 150 3,3 9,2 13,7 19,2 28,6 40,7 64,0 69,0 73,0 98,0 120,0 146,0 178,0 240,0 284,0 344,0 1,9 5,3 7,9 11,5 16,2 23,5 35,5 38,3 40,5 54,4 66,6 81,0 98,8 133,2 158,7 190,9 3.440 3.490 3.490 3.480 3.475 3.500 3.540 3.540 3.535 3.525 3.540 3.545 3.550 3.560 3.570 3.575 0,76 0,76 0,83 0,83 0,85 0,82 0,73 0,82 0,88 0,89 0,89 0,89 0,89 0,90 0,90 0,90 0,7 2,2 4,0 5,5 7,5 11,0 15,0 18,5 22,0 30,0 37,0 45,0 55,0 75,0 90,0 110,0 0,208 0,619 1,020 1,540 2,050 3,070 3,970 4,960 5,960 7,970 9,920 11,880 14,840 19,720 24,590 29,460 6,2 8,3 9,0 7,4 6,7 7,0 6,8 6,8 6,3 6,8 6,8 6,5 6,9 6,8 6,5 6,8 180 180 180 180 180 180 250 300 170 220 190 160 170 140 150 160 0,81 0,82 0,83 0,83 0,83 0,83 0,83 0,86 0,89 0,90 0,91 0,91 0,92 0,93 0,93 0,93 0,0016 0,0023 0,0064 0,0104 0,0179 0,0229 0,0530 0,0620 0,2090 0,3200 0,3330 0,4440 0,4800 0,6100 1,2200 1,2700 7,1 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 9,0 10,0 18,0 16,0 11,0 8,9 27,0 Motores de IV pólos 1,0 3,0 5,0 7,5 10 15 20 25 30 40 50 60 75 100 125 150 180 200 220 250 300 380 475 600 3,8 9,5 13,7 20,6 26,6 45,0 52,0 64,0 78,0 102,0 124,0 150,0 182,0 244,0 290,0 350,0 420,0 470,0 510,0 590,0 694,0 864,0 1.100,0 1.384,0 2,2 5,5 7,9 11,9 15,4 26,0 28,8 35,5 43,3 56,6 68,8 83,3 101,1 135,4 160,9 194,2 233,1 271,2 283,0 327,4 385,2 479,5 610,5 768,1 1.715 1.720 1.720 1.735 1.740 1.760 1.760 1.760 1.760 1.760 1.760 1.765 1.770 1.770 1.780 1.780 1.785 1.785 1.785 1.785 1.785 1.785 1.788 1.790 0,65 0,73 0,83 0,81 0,85 0,75 0,86 0,84 0,83 0,85 0,86 0,86 0,86 0,87 0,87 0,87 0,87 0,87 0,87 0,87 0,88 0,89 0,89 0,89 0,7 2,2 4,0 5,5 7,5 11,0 15,0 18,5 22,0 30,0 37,0 45,0 55,0 75,0 90,0 110,0 132,0 150,0 160,0 185,0 220,0 280,0 355,0 450,0 0,42 1,23 2,07 3,10 4,11 6,12 7,98 9,97 11,97 15,96 19,95 23,87 29,75 39,67 49,31 59,17 70,81 80,00 86,55 95,35 118,02 149,09 186,55 235,37 5,7 6,6 7,0 7,0 6,6 7,8 6,8 6,7 6,8 6,7 6,4 6,7 6,8 6,7 6,5 6,8 6,5 6,9 6,5 6,8 6,8 6,9 7,6 7,8 200 200 200 200 190 195 220 230 235 215 200 195 200 200 250 270 230 230 250 240 210 210 220 220 0,81 0,82 0,83 0,84 0,86 0,86 0,88 0,90 0,90 0,91 0,92 0,92 0,92 0,92 0,94 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,96 0,96 0,96 0,96 0,0016 0,0080 0,0091 0,0177 0,0328 0,0433 0,0900 0,1010 0,2630 0,4050 0,4440 0,7900 0,9000 1,0600 2,1000 2,5100 2,7300 2,9300 3,1200 3,6900 6,6600 7,4000 9,1000 12,1000 6,0 6,0 6,0 6,0 8,3 8,1 7,0 6,0 9,0 10,0 12,0 12,0 15,0 8,3 14,0 13,0 11,0 17,0 15,0 15,0 24,0 25,0 26,0 29,0 Potência Nominal Corrente (220 V) Veloci-dade cos



(a 100%) Relação In/In Relação Cp/Cn Conjugado Rendi-mento Mom. de inércia Nominal Cm/Cn cv kW A rpm - - - mkgf - % - II pólos 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 7,5 10,0 1,10 1,50 2,20 3,00 3,70 5,50 7,50 7,5 9,5 13,0 18,0 23,0 34,0 42,0 3.535 3.530 3.460 3.515 3.515 3.495 3.495 75 76 77 79 81 78 82 7,8 7,2 7,6 8,7 7,9 6,2 7,0 2,9 2,9 3,0 2,8 2,8 2,1 2,1 0,31 0,61 0,81 0,61 1,00 1,50 2,00 2,3 2,3 2,2 2,6 2,6 2,1 2,6 75 76 77 79 81 78 82 0,0020 0,0024 0,0064 0,0093 0,0104 0,0210 0,0295 IV pólos 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 7,5 10,0 0,75 1,10 1,50 2,20 3,00 3,70 5,50 7,50 5,8 7,5 9,5 14,0 19,0 25,0 34,0 46,0 1.760 1.760 1.750 1.755 1.745 1.750 1.745 1.745 71 75 77 79 80 81 84 85 8,2 8,7 8,7 8,5 7,1 7,5 7,4 7,6 3,0 2,8 3,0 3,0 2,9 3,0 3,0 3,0 0,41 0,61 0,81 1,20 1,60 2,00 3,10 4,10 2,5 2,9 2,8 2,8 2,6 2,6 2,6 2,5 71 75 77 79 80 81 84 85 0,0039 0,0052 0,0084 0,0163 0,0183 0,0336 0,0378 0,0434

Obs: para obter o valor da corrente em 127V, multiplicar por 2,0; para obter o valor da corrente em 440V multiplicar por 0,5;

16 TRANSMISSÃO À CORREIA 2 1 1 2

n

.

03

,

1

n

.

d

d



100

.

19

n

.

d

100

.

19

n

.

d

V



1 1



2 2

n1- Rotação da polia motriz (rpm)

n2- Rotação da polia acionada (rpm)

d1- Diâmetro da polia motriz (mm)

d2- Diâmetro da polia acionada (mm)

1,03- Porcentagem de escorregamento (%) V- Velocidade da correia (m/s)

POTÊNCIA TRANSMITIDA POR UMA CORREIA

17

d

.

S

.

V

.

4

P



P- Potência transmitida por uma polia (CV) V- Velocidade da polia (m/s)

S- Seção tranversal da correia (cm2)

d- Diâmetro da polia (m)

CONVERSÃO DE UNIDADE DE POTÊNCIA

Multiplicar Por Para obter

CV kW 0,736 1,36 kW CV Fusíveis NH Tamanho Corrente nominal (A)

Tipo Tamanho Corrente

nominal (A)

Tipo Tamanho Corrente

nominal (A)

Tipo Tamanho Corrente nominal (A) Tipo 00 6 10 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 3NA3 801 3NA3 803 3NA3 805 3NA3 807 3NA3 810 3NA3 812 3NA3 817 3NA3 820 3NA3 822 3NA3 824 -Z 3NA3 830 -Z 3NA3 832 3NA3 836 1 40 50 63 80 100 125 160 200 224 250 3NA3 117 3NA3 120 3NA3 122 3NA3 124 3NA3 130 3NA3 132 3NA3 136 3NA3 140 3NA3 142 3NA3 144 2 224 250 315 355 400 3NA3 242 3NA3 244 3NA3 252 3NA3 254 3NA3 260 3 400 500 630 3NA3 360 3NA3 365 3NA3 372 Tamanho Corrente nominal (A)

Tipo Bases Punhos

4 800 1000 1250 3NA3 475 3NA3 480 3NA3 482 Corrente nominal (A) Tipo 3NX1 011 Corrente nominal (A) Tipo 160 250 400 630 1250 3NH3 030-Z 3NH3 230-Z 3NH3 330-Z 3NH3 430-Z 3NH3 520 6 a 1250 6 a 1250 3NX1 011 3NX1 012 com luva Fusíveis DIAZED Corrente nominal (A) Tipo Corrente nominal (A) Tipo Corrente nominal (A) Tipo 1) 2 4 6 10 16 20 25 5SB2 11 5SB2 21 5SB2 31 5SB2 51 5SB2 61 5SB2 71 5SB2 81 35 50 63 5SB4 11 5SB4 21 5SB4 31 80 100 5SC2 11 5SC2 21

Bases Tampas Parafusos de Ajuste Fixação Corrente nominal (A) Tipo Para bases de: (A) Tipo Corrente nominal (A) Tipo Por parafusos 2 a 25 5SF1 024 25 5SH1 12 2 4 6 10 16 20 25 35 50 63 5SH3 10 5SH3 11 5SH3 12 5SH3 13 5SH3 14 5SH3 15 5SH3 16 5SH3 17 5SH3 18 5SH3 20 35 a 63 5SF1 224 63 5SH1 13 Rápida por engate em termoplás -tico 2 a 25 5SF1 002-B Anéis de proteção 35 a 63 5SF1 202-B Para bases de: (A) Tipo Rápida por engate em chapa de aço 2 a 25 5SF1 005 25 5SH3 32 35 a 63 5SF1 205 63 5SH3 34

Coberturas unipolares Chave parafusos de ajuste Trilho suporte

Para bases de (A) Tipo Para parafusos de ajuste de (A) Tipo Tamanho e comprimento Tipo 25 5SH2 02 35 x 7,5 mm 2 metros 5ST0 141 63 5SH2 22 2 a 63 5SH3 700-B

Secionadores – fusíveis tripolares 3NP Manobra sob carga

Corrente nominal de serviço/e Tipo Proteção de

curto-circuito Fusíveis máximos NH (tamanho) (A) Dimensões (mm) AC-21 500V (A) AC-22 500V (A) AC-23 380V (A) 500V (A) L H P 160 160 125 80 3NP40 80-0CA00 00 160 108 172 88 250 250 250 200 3NP42 90-0CA00 1 250 185 255 115

Secionadores – fusíveis tripolares 3NN Manobra em vazio Corrente nominal de serviço /e AC-20 500V (A) Tipo Proteção de curto-circuito Fusíveis Máximos NH (tamanho) (A) Dimensões (mm) L H P 400 3NN0 400 2 400 282 310 145 630 3NN0 630 3 630 282 310 160

18 Secionadores tripolares S32

Manobra sob carga

Corrente nominal de serviço/e Tipo 1) Proteção de

curto-circuito Fusíveis máximos NH (tamanho) (A) Dimensões (mm) AC-21 500V (A) AC-22 500V (A) AC-23 380V (A) 500V (A) L H P 160 160 102 65 S32- 160/3 160 158 122 127 250 250 139 79 S32- 250/3 250 205 135 145 400 400 190 158 S32- 400/3 400 205 147 145 630 630 382 317 S32- 630/3 630 293 192 215 1000 1000 447 425 S32- 1000/3 1000 293 203 215 1250 1250 870 685 S32- 1250/3 1250 385 280 230 1600 1250 870 685 S32- 1600/3 - 385 360 230

Secionadores tripolares com porta-fusíveis S37 Manobra sob carga

Corrente nominal de serviço/e Tipo 1) Proteção de

curto-circuito Fusíveis Máximos DIAZED e NH (tamanho) (A) Dimensões (mm) AC-21 500V (A) AC-22 500V (A) AC-23 380V (A) 440V (A) 500V (A) L H P 63 63 63 63 63 S37- 63/3 DII 63 158 135 172 125 125 125 125 64 S37- 125/3 00 125 158 135 212 160 160 160 160 160 S37- 160/3 00 160 205 150 212 250 250 250 250 250 S37- 250/3 1 250 293 200 328 400 400 400 375 310 S37- 400/3 2 400 293 200 328 630 630 630 630 630 S37- 630/3 3 630 385 280 355

1) Consulte os acionamentos para instalar na porta do painel.

CAPÍTULO 2 – DIMENSIONAMENTO DE CONTATORES E RELÊS TÉRMICOS

Dimensionamento de Contatores

Os contatores são chaves destinadas a estabelecer um circuito e/ou carga, assim como também interromper a alimentação do mesmo. É um equipamento que suporta com segurança a corrente de partida do motor, pois possuem câmara de extinção de arco elétrico, que garante alta confiabilidade e proteção dos contatos de força.

Categorias de Utilização

Corrente Alternada

Aplicações

AC1 Cargas pouco indutivas ou não indutivas (ex: fornos de resistências).

AC2 Partida de motores em anel (com ou sem frenagem por contra-corrente).

AC3 Partida de motores de indução tipo gaiola. Desligamento do motor em condições normais.

AC4 Partida de motores de indução tipo gaiola. Manobras de ligação intermitente, frenagem

por contra-corrente e reversão. Corrente

Contínua

Aplicações

DC1 Manobras de circuitos de corrente contínua, que no momento da interrupção se manifesta uma auto-indução.

DC2 Manobras de motores de corrente contínua.

DC3 Manobras de motores de corrente contínua, excitação paralela, com frenagem por contra-corrente e motores que sofram interrupção no circuito no momento da partida.

DC4 Manobras de motores de corrente contínua, excitação série em funcionamento normal.

DC5 Manobras de motores de corrente contínua, excitação série com frenagem por

contra-corrente. Partida Direta

É a partida na qual o motor é acionado na conexão que permanecerá funcionando em regime permanente. O motor pode ser acionado em estrela, triângulo, estrela série, triângulo série, etc.

Na partida direta a corrente máxima que o contator deve suportar é maior ou igual à corrente do motor:

Inc ≥ Inm Onde: Inc: corrente nominal do contator (A);

Inm: corrente nominal do motor (A). Partida Estrela Triângulo

Nos motores de médias potências, utiliza-se a partida indireta, ou seja, o motor é acionado em uma conexão para reduzir o efeito da corrente de partida e, em seguida, é feita uma nova conexão na qual o motor permanecerá conectado enquanto estiver funcionando (em regime permanente).

A aplicação mais simples e comum deste tipo é a partida estrela-triângulo (Y - ∆), muito utilizada em motores que geram altos picos de corrente no momento da partida.

As concessionárias determinam a faixa de potência para a qual deve-se aplicar partida estrela- triângulo, normalmente acima de 7 ,5cv já se exige partida indireta.

Quando o motor é acionado em estrela cada bobina do motor fica submetida a uma tensão

3

vezes menor que a tensão de alimentação, sendo a corrente igual a corrente de linha. Quando a ligação é feita em triângulo, cada bobina fica submetida à tensão da rede, sendo a corrente

3

vezes menor que a corrente de linha.

Possibilidade de ligação de motores de indução através de chave estrela-triângulo Ligação dos

enrolamentos (V)

Tensão de Alimentação (V)

Partida com chave estrela-triângulo 220/380 220/380 220/380/440 220/380/440 220/380/440 380/660 220/380/440/760 220/380/440/760 220/380/440/760 220 380 220 380 440 380 220 380 440 Possível em 220V Não é possível Possível em 220V Não é possível Não é possível Possível em 380V Possível em 220V Não é possível Possível em 440V Sabemos que para a partida estrela-triângulo são necessários três contatores:

- C1 conecta os treminais 1,2 e 3, do motor, às fases; - Ligação Estrela Uf =

3

U

_ If =

I

_ - Ligação Triângulo Uf =

U

_ If =

3

I

_

20

- C2 conecta o motor em estrela (conecta os terminais 4,5 e 6 entre si); - C3 conecta o motor em triângulo (conecta 1 com 6,2 com 4 e 3 com 5). Portanto, a corrente em cada contator será:

- os contatores C1 e C3 (ligação triângulo):

Onde: Inc = corrente nominal do contador (A);

Inm = corrente de linha nominal do motor (A); - o contator C2 (conecta o motor em estrela):

Partida Compensada

Quando utilizamos motores de potências relativamente elevadas (50cv ≤ P ≤ 200cv), devemos utilizar outro método de partida, pois nestas condições, mesmo a partida estrela-triângulo provocaria grande impacto na rede no momento da partida.

A partida compensada utiliza um autotransformador, com TAP's para obtenção de tensões menores. Desta forma a partida é mais suave, pois a medida que o motor aumenta sua rotação, também aumenta a sua tensão de alimentação. Um circuito de comando automático aciona contatores que por sua vez, conectam o motor em TAP's de maior tensão do

autotransformador, até que se chegue na tensão nominal de trabalho do motor.

Considerando o esquema abaixo com os contatores Cl, C2 e C3 o critério de cálculo é o seguinte:

- dimensionamento de Cl: Inc ≥ Inm

onde: Inc = corrente nominal do contator (A); Inm = corrente nominal do motor (A). - dimensionamento de C2: Inc ≥ K2 * Inm onde: k = fator multiplicador;

- dimensionamento de C3: Inc ≥ (k – k2

) * Inm

Os valores de k são determinados em função do tap do autotransformador conectado ao motor:

TAP do autotrafo Valor de k

80% da tensão nominal 0,80

65% da tensão nominal 0,65

50% da tensão nominal 0,50

Dimensionamento de Relês Térmicos

Os relês térmicos são a proteções mais eficazes contra sobrecargas em motores elétricos. Para dimensioná-los basta conhecer o fator de serviço (fs) do motor. Portanto, o critério para determinar a

corrente de ajuste do relê térmico é:

laj = k1 * Inm

Onde: Iaj = valor de corrente que deve ser ajustado no relê (A);

K1 = fator multiplicador, determinado em função do fator de serviço (fs) do motor.

Os valores que k1 pode assumir são: k1 = 1,15 para motores cujo fs < 1,15;

Inc ≥

3

Inm

K1 = 1,25 para motores cujo fs ≥ 1,15.

Todo relê térmico possui uma faixa de corrente, na qual ele atua. O valor de corrente a ser ajustado deve ser, de preferência, um valor que esteja no meio da faixa de atuação do relê. Isto evita que sejam feitos ajustes para o valor limite (máximo ou mínimo) do relê. Este procedimento pode ainda tornar mais flexível o ajuste da corrente limite de sobrecarga, pois em muitos casos o motor opera com uma sensível sobrecarga, então é necessário calibrar a corrente limite de sobrecarga do relê para tolerar esta.

Exemplo: supondo que a corrente de ajuste do relê seja Iaj = 10A, devemos selecionar um relê com uma faixa de atuação de 8 -12,5A, relê 3UA50 00 1K -SIEMENS:

Exemplo 1: determine o contator e o relê térmico adequados para um motor trifásico, 5cv, IV pólos, 380V, fator de serviço fs = 1,15, cujo contator irá operar conforme a categoria AC4. A tensão de

comando é de 110V. Solução:

a) corrente nominal do motor (ln): consultando a tabela 1, capítulo I In = 13,7 A

b) dimensionamento do contator: Inc ≥ In Inc ≥ 13,7 A, logo: contator 3TB44 17-0A G1 SIEMENS c) corrente de ajuste do relê térmico: sabendo que fs = 1,15, então: Iaj = 1,15 * 13,7 = 15,76A

d) seleção do relê térmico: sabendo que a corrente de ajuste é Iaj = 15,76A, consultando o catálogo SIEMENS em anexo encontramos: relê 3UA52 00 - 2C, SIEMENS (atua na faixa de 16 a 25A).

Exemplo 2: determine os contatores e o relê térmico adequados para um motor trifásico, 10cv, IV pólos, 380V, fator de serviço fs = 1,35, sabendo que sua partida é estrela triângulo, a categoria de trabalho é

AC4 e a tensão de comando é de 220V. Solução:

a) corrente nominal do motor (ln): consultando a tabela 1, capítulo I In = 15,4A b) dimensionamento dos contatores C1 e C3 (conectam o motor em triângulo):

A

9

,

8

Inc

3

4

,

15

Inc

3

In

Inc











-contatores C1 e C3: 3TB44 17 - OA Nl, SIEMENS

c) dimensionamento do contator C2 (conecta o motor em estrela):

A

96

,

2

9

,

8

*

333

,

0

In

*

333

,

0

Inc







-contator C2: neste caso é possível selecionar o contator observando apenas a capacidade de condução do contator como se o mesmo fosse operar na categoria AC3: 3TB40 10 - OA Nl, SIEMENS. d) corrente de ajuste do relê térmico: sabendo que a corrente nominal é de 15,4A e o fs = 1,35 a

corrente de ajuste será:

A

25

,

19

4

,

15

*

25

,

1

Iaj





e) seleção do relê térmico: sabendo que a corrente de ajuste é Iaj = 19,25A, consultando o catálogo SIEMENS em anexo encontramos: relê 3UA52 00- 2C, SIEMENS (atua na faixa de 16 a 25A).

Exemplo 3: dimensione os contatores para um motor de 75cv, IV pólos, 380V, fs = 1,20, sabendo

22

operação do motor é AC3 e a tensão de comando é 220V. Durante a partida o motor é conectado ao TAP de 65% da tensão nominal de operação.

Solução:

a) dimensionamento do contator C1: sabendo que a corrente nominal do motor é In = 101,IA:

A

1

,

101

Inc

In

Inc







- o contato C1 será 3TF50 22 - OA N1, SIEMENS. b) dimensionamento do contator C2:

A

72

,

65

Inc

1

,

101

*

65

,

0

In

*

K

Inc



2







- o contator C2 será 3TF48 22 - OA N1, SIEMENS c) dimensionamento do contator C3:

A

76

,

27

1

,

101

*

)

65

,

0

65

,

0

(

In

*

)

K

K

(

Inc





2





2



- o contator C3 será 3TB44 17- OA N1, SIEMENS

d) corrente de ajuste do relê térmico: sabendo que a corrente nominal é de 101,1A e o fs = 1,20 a

corrente de ajuste será:

A

38

,

126

1

,

101

*

25

,

1

Iaj





e) seleção do relê térmico: sabendo que a corrente de ajuste Iaj = 126,38A e o fator de serviço o relê será 3UA6200 - 3K, SIEMENS.

Exercícios Propostos

01- Calcule o contator e o relê térmico adequados para um motor monofásico, 5cv, 127V, IV pólos, fs =

1,15, regime de trabalho conforme categoria AC3 e tensão de comando de 110V.

02- Calcule o contator e o relê térmico adequados para um motor trifásico, 7,5cv, IV pólos, 220V, fs =

1,15, regime de trabalho conforme categoria AC4, tensão de comando de 220V e partida direta. 03- CaÍcule os contatores e o relê térmico adequados para um motor trifásico, 20cv, II pólos, 380V, fs =

1,20, regime de trabalho conforme categoria AC3, tensão de comando de 110V e partida estrela- triângulo.

04- Calcule os contatores e o relê térmico adequados para um motor trifásico, 125cv, IV pólos, 380V, fs

= 1,25, regime de trabalho conforme categoria AC3, tensão de comando de 220V e partida compensada.

05- Calcule os fusíveis, contatores e relê térmico para um motor trifásico, 15cv, IV pólos, 220V, fs=

1,25, regime de trabalho conforme categoria AC3, tensão de comando de 110V e partida estrela-triângulo.

06 -Dimensione os fusíveis, contatores e relê térmico para um motor trifásico, 150cv, IV pólos, 440V, fs

= 1,15, regime de trabalho conforme categoria AC3, tensão de comando de 110V e partida compensada.

07- Dimensione os fusíveis, contatores e relê térmico para um motor trifásico, 175cv, IV pólos, 440V, fs

= 1,15, regime de trabalho conforme categoria AC3, tensão de comando de 220V e partida compensada.

08- Dimensione os fusíveis, contatores e relê térmico para um motor trifásico, 40cv, IV pólos, 220V, fs =

1,15, regime de trabalho conforme categoria AC3, tensão de comando de 220V e partida compensada. 09- Dimensione os fusíveis, contatores e relê térmico para um motor trifásico, 60cv, II pólos, 440V, fs =

10- Dimensione os fusíveis, contatores e relê térmico para um motor trifásico, 3Ocv, IV pólos, 380V, fs =

1,15, regime de trabalho conforme categoria AC3, tensão de comando de 220V e partida estrela- triângulo.

24 Consumo de Bobinas*

Contator

60Hz 50Hz

Ligação Permanente Ligação Permanente

(VA) (VA) (VA) (VA)

(cos



) (cos



) (cos



) (cos



)

3TB40 3TB41 87 12 68 10 0,79 0,3 0,82 0,29 3TB42 3TB43 87 12 69 10 0,79 0,3 0,82 0,29 3TB44 95 12 69 10 0,79 0,3 0,86 0,29 3TF46 3TF47 233 21 183 17 0,54 0,29 0,6 0,29 3TF48 410 39 330 32 0,4 0,24 0,5 0,23 3TF50 680 48 550 39 0,4 0,25 0,45 0,24 3TF52 1090 70 910 58 0,31 0,28 0,38 0,26 3TF54 1710 105 1430 84 0,26 0,27 0,34 0,24 3TF55 1710 105 1430 84 0,26 0,27 0,34 0,24 3TF56 2960 146 2450 115 0,18 0,33 0,21 0,33 3TF57 1700 49 1700 49 - 0,19 - 0,19 3TB58 900 110 900 110 0,8 0,6 0,8 0,6

*Bobinas no estado frio e com tensão de comando nominal

CAPÍTULO 3 - DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

3.1-Generalidades

Nas instalações elétricas de baixa tensão, residenciais, industriais, prediais ou comerciais é possível utilizar com segurança não somente condutores de cobre (Cu), mas também de alumínio (AI). Algumas comparações entre os dois tipos são apresentadas a seguir:

Alumínio (Al) Cobre(Cu)

Mais leve Mais pesado

Conduz menos Conduz mais

Menor preço Maior preço

Seção maior Seção menor

Oxidação maior Oxidação menor

Maior resistência mecânica Menor resistência mecânica

Em regiões litorâneas ou em ambientes agressivos quimicamente, é melhor utilizar condutores de cobre, pois resistem mais à oxidação ou a ataques químicos.

As seções mínimas dos condutores em instalações elétricas de baixa tensão são estabelecidas pela norma NBR-5410, do seguinte modo:

Utilização do circuito Seção mínima (mma)

Iluminação e TUG‟s (110W) 1,5

TUG‟s coz., área de serviço e garagem (600W)

2,5

TUE (micro-ondas, chuveiro, etc.) 2,5

Circuitos de força 2,5

Circuitos de comando 1,0

Este critério é utilizado para dimensionamento de condutores, considerando o fato de que dificilmente haverá poucos condutores alojados nos eletrodutos, ou seja, deve-se levar em consideração o fator de correção de agrupamento " (FCA) dos cabos no interior do eletroduto.

A temperatura de trabalho dos condutores é normalmente superior à temperatura ambiente, por isso também leva-se em consideração o fator de correção de temperatura (FCT).

A corrente de projeto é determinada em função do tipo da carga, através das seguintes equações: - circuito monofásico:  . f n p

cos

.

U

P

I



- circuito bifásico:  . n p

cos

.

U

P

I





- circuito trifásico  . n p

cos

.

3

.

U

P

I





Onde: Ip: corrente de projeto (A);

Pn: potência nominal (W);

Uf: tensão de fase (V);



U

: tensão de linha (V); 

cos

: fator de potência;



: rendimento.

Desta forma é possível determinar a corrente de projeto corrigida (lp‟) em função dos condutores

adjacentes e da temperatura de trabalho:

FCA

*

FCT

I

'

I

_p



p

Onde: Ip': corrente de projeto corrigida (A);

Ip: corrente de projeto (A);

FCA: fator de correção de agrupamento; FCT: fator de correção de temperatura.

Temperatura C°

Isolação

PVC EPR ou XLPE PVC EPR ou XLPE

Ambiente do Solo 10 1,22 1,15 1,10 1,07 15 1,17 1,12 1,05 1,04 20 1,12 1,08 1,00 1,00 25 1,06 1,04 0,95 0,96 30 1,00 1,00 0,89 0,93 35 0,94 0,96 0,84 0,89 40 0,87 0,91 0,77 0,85 45 0,79 0,87 0,71 0,80 50 0,71 0,82 0,63 0,76 55 0,61 0,76 0,55 0,71 60 0,50 0,71 0,45 0,65 65 - 0,65 - 0,60 70 - 0,58 - 0,53 75 - 0,50 - 0,46 80 - 0,41 - 0,38

Tabela 3.1 – (tabela 34 da NBR-5410/90) – Fatores de correção de projeto para temperaturas (FCT) diferentes de 30°C para

26

Tipo de isolação Temperatura máxima

para serviço contínuo (Condutor) - °C Temperatura limite de sobrecarga (Condutor) - °C Temperatura limite de curto-circuito (Condutor) – C° Cloreto de polivinila (PVC) 70 100 160

Borracha etileno-propileno (EPR) 90 130 250

Polietileno-reticulado (XLPE) 90 130 250

Tabela 3.2 – (tabela 29 da NBR=5410/90) Temperaturas Características dos Condutores

Exemplo 1: sabendo que em um eletroduto há vários condutores pertencentes a vários circuitos diferentes, calcule (pelo critério da ampacidade) a seção (em mm2) ideal para o circuito que alimenta o apartamento 101 (QD-101). A isolação dos condutores é de PVC, temperatura de trabalho de aproximadamente 35°C, condutores instalados em eletroduto de PVC rígido embutido em alvenaria.

Solução:

a) determniar o tipo ou meneira de instalação do cabo:

- pela tabela 3.8 verificamos que, neste caso, a forma de instalação é a B-5; b) cálculo da corrente de projeto(Ip): (considerar um circuito trifásico equilibrado)

A

10

,

114

92

,

0

*

9

,

0

*

3

*

220

3600

cos

*

3

*

U

P

I

. n p







  

c) fator de correção de temperatura (FCT):

- a temperatura de trabalho é 35°Ce a isolação dos condutores é de PVC, portanto, pela tabela 3.1 obtemos:

FCT = 0,94 d) fator de correção de agrupamento (FCA):

- O fator de correção de agrupamento considera o número total de "condutores carregados" existentes no eletroduto. Entende-se por condutor carregado aquele no qual circula a corrente nominal da carga, ou seja, a(s) fase(s) e o neutro. Por isso, condutor terra (ou aterramento) não é considerado condutor carregado. Neste caso, temos então 16 condutores carregados no trecho compreendido entre o QDG até a caixa de passagem (CP).

Nfases

Nel

Ncirc



Onde: Ncirc = número de circuitos carregados;

Nel = número de condutores carregados existentes no eletroduto; Nfases = número de fases do circuito em análise.

3

16

Ncirc



~ 5 circuitos - pela tabela 3.3 obtemos o valor de FCA = 0,6

e) cálculo da corrente de projeto corrigido (Ip‟):

A

30

,

202

6

,

0

*

94

,

0

10

,

114

FCA

*

FCT

I

'

I

_p



p





f) seção do(s) condutor(es) (mm2):

- pela tabela 3.13, coluna B, 3 condutores carregados obtemos o cabo de 95mm2. O condutor neutro é obtido pela tabela 3.20 e será 50mm2 e o condutor de proteção (terra), pela tabela 3.21, será 50mm2.

3.3-Dimensionamento pelo Critério da Queda de Tensão

Sabemos que a distância também influencia no dimensionamento dos condutores, pois quanto maior a distância maior será a impedância do condutor e, conseqüêntemente, haverá uma queda de tensão considerável.

A NBR-5410/90 estabelece o limite máximo de 7% para queda de tensão máxima em instalações que tenham subestação ou transformador próprio. Este valor é tomado desde a origem da instalação (transformador) até o final do circuito terminal ( carga).

As concessionárias estabelecem limites mais rigorosos- É o caso da COPEL -Companhia Paranaense de Energia Elétrica, que determina 5,5% para o limite acima citado

Figura 8 – Sugestão de aplicação de ércentuais de queda de tensão nos diversos trechos de uma instalação alimentada diretamente por subestação de transformação, de forma a obter-se o limite máximo admissível de 7% de queda de tensão (conforme NBR-5410/90)

Figura 9 – Sugestão de aplicação de percentuais de queda de tensão nos diversos trechos de uma instalação alimentada diretamente por subestação de transformação, de forma a obter-se o limite máximo admissível de 5,5% de queda de tensão (conforme a NTC 9-01110 – COPEL)

28

Disposição dos cabos

Fatores de Correção

Número de Circuitos ou Cabos Multipolares

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 >=16

Agrupados sobre uma superfície ou contidos em eletrodutos, calha ou bloco aveolado 1 0,8 0,7 0,65 0,6 0,55 0,55 0,5 0,5 0,5 0,45 0,45 0,4 Camada única em parede ou piso Contíguos 1 0,85 0,8 0,75 0,75 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,65 Espaçados 1 0,95 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Camada única ou teto Contíguos 0,95 0,8 0,7 0,7 0,65 0,65 0,65 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,55 Espaçados 0,95 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85

Tabela 3.3 – Fatores de correção para agrupamento de mais de um circuito ou mais de um cabo multipolar

instalados em eletroduto, ou calha, ou bloco alveolado, ou agrupados sobre uma superfície. Notas:

a) Esses fatores são aplicáveis a grupos uniformes de cabos, uniformemente carregados. b) Quando a distância horizontal entre cabos adjacentes for superior ao dobro de seu diâmetro

externo, não é necessário aplicar nenhum fator redutor.

c) A indicação “espaçados” significa uma distância igual a um diâmetro entre superfícies adjacentes.

d) Os mesmos fatores de correção são aplicáveis a: grupos de 2 ou 3 condutores isolados ou cabos unipolares; cabos multipolares.

e) Se um sistema é constituído tanto de cabos bipolares como de cabos tripolares, o número total de cabos é aplicado às tabelas de 2 condutores carregados, para os cabos bipolares, e às tabelas de 3 condutores carregados, para os cabos tripolares.

f) Se um agrupamento consiste de N condutores isolados ou cabos unipolares, podem-se considerar tanto N/2 circuitos com 2 condutores carregados, como N/3 circuitos com 3 condutores carregados.

g) Os valores indicados são médios para faixa usual de seções nominais e para as maneiras de instalar indicadas na Tabela 3.8.

Obs: para obter o fator de correção para agrupamento (FCA) para condutores diretamente enterrados, ou instalados em eletrodutos diretamente enterrados, ou bandeja, ou prateleira ou suporte, consulte as tabelas 3.16, 3.17, 3.18 e 3.19 respectivamente.

Iluminação Outros Usos A – Instalações alimentadas diretamente por um ramal de baixa tensão, a

partir de uma rede de distribuição pública de baixa tensão. 4% 4%

B – Instalações alimentadas por subestação de transformação ou

transformador, a partir de uma instalação de alta tensão. 7% 7%

C – Instalações que possuam fonte própria.

7% 7%

Tabela 3.4 – Limites de Queda de Tensão (fonte: tabela 42 da NBR-5410/90). Notas:

1) Nos casos B e C, as quedas de tensão nos circuitos terminais não devem ser superiores aos valores indicados em A;

2) Nos casos B e C, quando as linhas principais de instalação tiverem um comprimento superior a 100m, as quedas de tensão podem ser aumentadas de 0,005% por metro de linha superior a 100m, sem que no entanto, essa suplementação seja superior a 0,5%.

3) Quedas de tensão maiores que as da tabela acima, são permitidas para equipamentos com corrente de partida elevada, durante o período de partida, desde que dentro dos limites permitidos em suas normas respectivas.

Faixas

Sistemas Diretamente Aterrados Sistemas não Diretamente

Aterrados

Corrente Aterrada Corrente Contínua Corrente

Alternada

Corrente Contínua Entre fase e

terra Entre fases

Entre pólo e

terra Entre pólos Entre fases Entre pólos

I U < 50 U < 50 U < 120 U < 120 U < 50 U < 120

II 50< U< 600 50 < U < 1000 120 < U < 900 120 < U < 1500 50 < U < 1000 120 < U < 1500 Tabela 3.5 – Faixas de Tensão (em Volts)

Fonte: Anexo A - NBR 5410/90

Equivalência Prática AWG/MCM x Série Métrica Considerando PVC/60°C x PVC/70°C

PVC/60°C – EB ABNT PVC/70°C – NBR – 6148 ABNT

AWG/MCM Ampéres Série Métrica Ampéres

22 3,5 0,30 3,5 20 6,0 0,50 6,0 18 10,0 0,75 9,0 16 13 1 12,0 14 15 1,5 15,5 12 20 2,5 21 10 30 4 28 8 40 6 36 6 55 10 50 4 70 16 68 2 95 25 89 1 110 35 111 1/0 125 50 134 2/0 145 3/0 165 70 171 4/0 195 250 215 95 207 300 240 120 239 350 260 150 272 400 280 500 320 185 310 600 355 240 364 700 385 750 400 800 410 300 419 900 435 1000 455 400 502 500 578

Tabela 3.6 – Equivalência prátiva AWG/MCM x Série Métrica

Características dos Cabos de Alumínio

C o n d u to re s d e co b re e q u iva le n te (m m 2 ) Peso – (Kg/Km) Condutores de Alumínio

Seção (mm2) Fios Cabos CA

(Alumínio) Cabos CAA (Alumínio com alma de aço) 1 2,71 2,96 -- 0,75 1,5 4,05 4,30 -- 1 2,5 6,76 7,08 -- 1,5 4 10,81 11,32 -- 2,5 6 16,22 16,88 -- 4 10 27,03 27,90 41,02 6 16 43,25 44,78 65,16 10 25 67,58 70,10 101,81 16 35 94,61 97,97 122,22 25 50 -- 139,13 204,54 35 70 -- 195,63 285,27 50 95 -- 265,93 388,00 70 120 -- 333,40 486,10 95 150 -- 416,89 609,59 95 185 -- 513,78 752,03 120 240 -- 669,27 976,53 150 300 -- 833,65 1.217,58 185 400 -- 1.114,03 1.524,63 240 500 -- 1.391,58 1.903,16 300 630 -- 1.749,54 2.380,28 400 800 -- 2.224,08 3.024,72 500 1.000 -- 2.790,59 -- 630