aula - comandos elétricos
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INSTITUTO FEDERAL DEEDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
CEARÁCampus Avançado de Jaguaribe
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Conteúdo
- Fusíveis e disjuntores
- Contatores e reles
- Botões, chaves e sinaleiros de comando
- reles eletrônicos de comando e proteção
- chaves de fim de curso e chaves bóias
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Botoeiras
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Botoeiras
As botoeiras possuem cores definidas pornormas de acordo com a sua função
• Vermelho: parar, desligar ou botão de
emergência;
• Amarelo: iniciar um retorno, eliminar umacondição perigosa;
• Verde ou preto: ligar, partida;
• Branco ou azul: qualquer função
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Botoeiras
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Chaves
• TENSÃO: QUANDO ABERTAS AS CHAVES FICAM SUBMETIDASA UM ALTO VALOR DE TENSÃO E DEVEM SUPORTÁ-LO SEMPERMITIR FLUXO DE CARGAS.
• CORRENTE: QUANDO FECHADAS AS CHAVES DEVEMCONDUZIR A CORRENTE DO CIRCUITO COMANDADO SEM SUPERAQUECER NEM PROVOCAR QUEDA DE TENSÃO.
• VELOCIDADE DE OPERAÇÃO: QUANTO MAIS RÁPIDO ACHAVE SE ABRIR OU FECHAR, MENOR SERÁ A POSSIBILIDADE DE
PRODUÇÃO DE RESISTÊNCIA NOS PONTOS DE CONTATO E
CONSEQUENTEMENTE MENOR SERÁ A QUEDA DE TENSÃOPRODUZIDA E O CALOR.
• NÚMERO DE OPERAÇÕES: INDICA A QUANTIDADE DEOPERAÇÕES QUE A CHAVE PODE EXECUTAR ATÉ QUE SEDESTRUA.
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Botoeiras
Parte metálicafixa
Botão (material isolante)
ContatoParte metálicafixa
Base (materialisolante)
Parafuso deconexão
ESTRUTURA BÁSICA DAS CHAVES
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Botoeiras
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Chaves de impulso
São chaves de duas posições: uma dessasposições é mantida pelo acionamento e apenasenquanto durar o acionamento. A outra, chamadaposição de repouso, é mantida por algum método
próprio da chave, como uma mola por exemplo.Conforme a posição de repouso, a chave
recebe uma denominação específica:
Quando a mola mantém a chave aberta, estaúltima se chama normalmente aberta ou NA;
Quando a mola mantém a chave fechada, estaúltima se chama normalmente fechada ou NF .
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Chaves de impulso
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Chaves de impulso
Chave de Impulso Desligado Acionada
NA
NF
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Chaves retenção ou trava
É um dispositivo que uma vez acionado, seu retorno àsituação anterior acontece somente através de um novoacionamento. Construtivamente pode ter contatosnormalmente aberto (NA) ou normalmente fechado (NF)
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Chaves de contatos múltiplosou sem retenção
Chave de contatos múltiplos com ou sem retençãoExistem chaves com ou sem retenção de contatosmúltiplos NA e NF. A figura 3 mostra estes dois modelos.
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Chaves seletora
É um dispositivo que possui duas ou mais posiçõespodendo selecionar uma ou várias funções em umdeterminado processo. Este tipo de chave apresentaum ponto de contato comum (C) em relação aos
demais contatos. A figura 4 apresenta dois tipos dechaves seletoras.
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Chaves seletora
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Chaves
Botão de comando e sinalização: Botão transparente,com elemento(s) de contato(s) e soquete para lâmpada,de tal forma que se obtenha, assim como numsinalizador luminoso, uma indicação óptica dada por
uma lâmpada embutida no mesmo.Botão de comando com chave de segurança: Botãocom elementos de contato e chave de segurança, combloqueio e retirada da chave nas duas posições.
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Comutador de comando porchave de posição
Empregadas para o controle e comando de portõesautomáticos, pontes rolantes, guindastes, tornos,elevadores de carga, elevadores prediais, elevacar dentreoutras aplicações. Possuem elementos de contato NA/NFem câmaras fechadas.
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Indicador visual
Os indicadores visuais fornecem sinais luminososindicativos de estado, emergência, falha etc. São os maisutilizados devido à simplicidade, eficiência (na indicação) ebaixo custo. São fornecidos por lâmpadas ou LEDs.
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Dispositivos de comando eproteção
Dentro de um dispositivo de partida de um motorficam todos os componentes necessários aocomando e proteção de um motor elétrico.
Dispositivos de baixa tensão (BT): empregado emcircuitos cuja tensão da linha é 50 - 1000 V.
Dispositivos de alta tensão (AT): empregado emcircuitos cuja tensão da linha é > 1000 V.
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Circuito principal: conjunto de todos os circuitosassociados;
Circuito de comando: comanda as operações de
fechamento e abertura;
Circuito auxiliar: usado para sinalização,intertravamento, etc;
Polo: parte do circuito associado apenas a uma fase.
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Chaves seletora
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Seccionadores
•
Intervir com segurança;• Constituído por bloco de contato e dispositivo
de comando manual por meio de manopla;
• Nunca deve ser manobrado com carga;
• Pode vir com proteção adicional.
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Interruptores
• Capaz de estabelecer, suportar e interrompercircuitos em condições normais;
• Concebido para manobrar em carga com
segurança;• Abertura e fechamento asseguradas por
mecanismos especiais;• Pode ser equipado com dispositivo de
cadeado para travar e com fusíveis.
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Proteção
Todos os equipamentos que estão conectados auma rede elétrica estão sujeitos a alguma falhaelétrica.
Possíveis falhas
• Sobretensão, queda de tensão, desequilíbrioou falta de fases
• Curto-circuito
• Rotos bloqueados
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Proteção
Proteção contra curtos-circuitosDetectar e interromper o mais rápido possível
correntes anormais inferiores a dez vezes acorrente nominal (In)
Proteção contra sobrecargasDetectar aumentos de corrente até 10In e
interromper a partida antes que o aquecimento domotor e condutores provoque a deterioração dosisolantes.
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Comutação
Consiste em estabelecer, interromper e, no casoda variação de velocidade, regular o valor dacorrente absorvida por um motor.
• Eletromecânicos: contatores; disjuntores-motor;• Eletrônicos: reles e contatores estáticos,conversores de frequência.
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Fusíveis
elemento fusível.
corpo terminais.
Os FUSÍVEIS são dispositivos de proteção contra curto-circuito (e
contra sobrecarga caso não seja usado outro dispositivo para estefim) de utilização única: após sua atuação devem ser descartados.
São compostos por: elemento fusível, corpo, terminais e
dispositivo de indicação da atuação do fusível..
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Fusíveis
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Fusíveis
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Fusíveis
O princípio de funcionamento do fusível baseia-se nafusão do filamento e consequente abertura do filamentoquando por este passa uma corrente elétrica superior aovalor de sua especificação.
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Aspectos construtivos
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Aspectos construtivos
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Aspectos construtivos
BASE: Região de contato com o resto da instalação elétrica, ondepassa a corrente elétrica. Deve se ter cuidado com oxidação poismascara a curva tempo x corrente;
ELEMENTO FUSÍVEL: Metal que permite a sua calibração e alta
pressão, homogêneo, de elevada pureza e de dureza apropriada.Parte encapsulada para evitar alteração do seu valor nominal.(cobre, prata, chumbo ou liga);
CORPO CERÂMICO: Deve ser isolante e permanecer isolante após
a fusão do elemento fusível. Deve suportar elevadastemperaturas sem alterar suas propriedades. E suportar elevadaspressões. Geralmente são ceramicas isolantes tipo porcelana ouesteatita.
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Características dos fusíveis
Classificação
Por classe de função
• G: fusiveis que atuam na menor intensidade de sobrecarga,sendo considerados fusiveis de faixa completa.
• a: fusiveis que atuam a partir de um valor elevado desobrecarga, sendo considerados fusiveis de faixa parcial.
As classes de objetos protegidos
• L-G: cabos e linhas/proteção geral;• M: equipamentos eletromecânicos;• R: semicondutores;• B: instalações em condições pesadas (minas).
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Características dos fusíveis
Classe de serviço
Composto por classe de função e classe de objetoprotegido.
• gL: proteção toral de cabos e linhas;
• aM: proteção parcial de equipamentos eletromecânicos;
• aR: proteção parcial de equipamentos eletrônicos;
• gR: proteção total de equipamentos eletrônicos;
• gB: proteção total de equipamentos em minas
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Tipos de fusíveis
Utilizado em residências ou na industria (2 < In >63),capacidade de ruptura de 50 kA e tensão máxima de 500 V.
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Fusível tipo “D” Os elementos que compõem o sistema de Fusível "D" são:
• Base (com fixação rápida ou por parafusos);• Anel de Proteção (ou alternativamente Capa de Proteção);• Parafuso de Ajuste;
• Fusível;• Tampa.
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Fusível tipo “NH” Fusivel de alta capacidade para uso industrial (4 < In
>630), capacidade de ruptura de 120 kA e tensão máxima de500 V. Limita a corrente de curto circuito devido ao seupequeno tempo de fusão (< 4ms).
N: Niederspannung – baixa tensão
H: hochleistung – alta capacidade
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Fusível tipo “NH” Os elementos que compõem o sistema de Fusível “NH" são:
• Corpo (esteatita);• Fusível;• Base;
• Punha saca fusível;
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Características dos Fusíveis
Corrente estipulada (In) é a intensidade de corrente que o fusível
pode suportar permanentemente sem fundir.
Corrente convencional de não funcionamento (Inf ) valor da correntepara o qual o fusível não deve funcionar durante o tempoconvencional.
Corrente convencional de funcionamento (I2) valor da corrente parao qual o fusível deve funcionar antes de terminar o tempoconvencional
Poder de corte (Pdc) é a máxima intensidade de corrente que o
fusível é capaz de interromper, sem destruição do invólucro doelemento fusível.
Tensão nominal (Un) é a tensão que serve de base aodimensionamento do fusível, do ponto de vista do isolamento
eléctrico.
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Curva característica Fusíveis
Curva intensidade - tempode fusão – é a curva querelaciona os valores daintensidade à qual o fusívelfunde com o respectivo
tempo que o fusível demoraa fundir.
O fusível não funde para asua intensidade nominal (IN)ou calibre.
O fusível funde em B maisdepressa do que em A,visto que I é mais elevadoem B.2
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Dimensionamento
• Tempo de fusão virtual suportar o pico de corrente(Ip) durante o tempo da partida motor (Tp);
• IFusível = 1,2xINominal: minimo de 20% superior a In domotor;
• Quanto ao critério dos contatores e relés: IFusível <=
Ifmáx;
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Fusíveis
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Fusíveis
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Fusíveis
Exemplo
Dimensionar os fusiveis para proteger o motor de 5 cv,220 V/60 Hz de quatro polos, supondo que o seu tempode partida seja de cinco segundos (partida direta);
Ip/In = 8,2; In = 13,8 A
F í i l á id
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Fusíveis ultra-rápidos
São indicados para a proteção de diodos e tiristores, ouseja, para retificadores e conversores de freqüência.
A atuação dos fusíveis pode-se dar por três fatores:• Curto-circuito interno: provocado por um componente
defeituoso (dentro do conversor).• Curto-circuito externo: uma falha no consumidor.• Defeito durante a frenagem (frenagem regenerativa):
falha no sistema de controle (comutação) a ponteretificadora funciona como um curto.
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R l é i
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Rele térmico
Dispositivo de proteção cujo ação se fundamenta nadetecção e proteção de linhas e motores contrasobrecargas.
Devido ao aumento da temperatura dos equipamentoselétricos por longos períodos ocorre a redução da vidaútil dos mesmo.
T = 10ºC maior - redução 50% da vida útil
R l té i
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Rele térmico
O superaquecimento de um motor pode, por exemplo,ser causado por:
• Sobrecarga mecânica na ponta do eixo;
• Tempo de partida muito alto;
• Rotor bloqueado;
• Falta de uma fase;
• Elevada frequência de manobra;
• Desvios excessivos de tensão e frequência da rede.
R l té i
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Rele térmico
Diferentemente dos fusíveis, que se autodestroem, os
reles abrem os circuitos em presença de sobrecarga, porexemplo, e continuam a ser usados após sanada a
irregularidade.
Em relação aos fusíveis, os reles apresentam as seguintesvantagens:
• Ação mais segura;
• Possibilidade de comutação (ligado/desligado);• Proteção do usuário contra sobrecargas minimas;
• Retardamento natural que permite picos de correntepróprios às partidas de motores.
R l té i
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Rele térmico
Possui dispositivos bimetálicos constituídos por 2metais (normalmente ferro e níquel) unidos porlaminação ou solda com diferentes coeficientes dedilatação
Por estarem fortemente unidos, o metal de menorcoeficiente de dilatação provoca o encurvamento doconjunto para o seu lado, afastando o conjunto de umponto determinado.
R lé bi táli
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Relé bimetálico
R lé bi táli
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Relé bimetálico
A curvatura do conjunto bimetálico provoca:• Liberação do dispositivo de trava: que ocasiona aabertura dos contatos principais do relé.
• Abertura de um contato fechado (95-96): que causa a
abertura do circuito de comando de um acionamento domotor.
Relé bimetálico
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Relé bimetálico
Compensação da temperatura ambiente: Um relé térmicocompensado é insensível a variações de temperaturasambientes entre - 40°C e +60°C
Classes de desligamento térmico
• Relés classe 10: tempo de partida inferior a 10s.• Relés classe 20: tempo de partida de até 20s• Relés classe 30: tempo de partida de até 30s
IMPORTANTE:1) O relé térmico não protege a linha em caso de curto-circuito e deve serassociado a fusíveis.2) Uma vez disparado não volta a sua posição de repouso automaticamente,devendo ser rearmado manualmente.
Constituição do Relé bimetálico
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Constituição do Relé bimetálicoOs relés de sobrecorrente possuemos seguintes elementos:
1. Botão de rearme;2. Contatos auxiliares;3. Botão de teste;4. Lâmina bimetálica auxiliar para
compensação de temperatura;
5. Cursor de arraste;6. Lâmina bimetálica principal;7. Ajuste de corrente.
Rele térmico
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Rele térmico
Constituição do Relé bimetálico
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Constituição do Relé bimetálico
Além destes elementos é possível parametrizar a suaatuação de acordo com as seguintes funções:
Constituição do Relé bimetálico
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Constituição do Relé bimetálico
Constituição do Relé bimetálico
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Constituição do Relé bimetálico
dimensionamento
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dimensionamento
Os relés devem ser dimensionados de formaque contenham em sua faixa de ajuste a correntenominal (In) que circula pelo trecho onde está ligado.
• Para motores com fator de serviço (FS) >= 1,15
Ir = 1,25xIn• Para motores com fator de serviço (FS) < 1,15:
Ir = 1,15xIn
In = corrente nominal do motor;Ir = corrente de ajuste do relé térmico.
dimensionamento
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dimensionamento
Exemplo:Dimensionar o relé de sobrecarga para proteger o motorde 5cv,220V/60Hz, IV pólos, supondo que o seu tempo departida seja de 5s (partida direta).
In = 14A; FS = 1,15.
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Contator
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Contator
contator
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contator
DEFINIÇÃO:
Chave de operação não manual, eletromagnética,que tem uma única posição de repouso e é capazde estabelecer, conduzir e interromper correntes
em condições normais do circuito, inclusivesobrecargas no funcionamento.
Operação
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Operação
O contator é composto de uma bobina, contatosprincipais e auxiliares, mola e núcleo magnético.
Sua atuação acontece quando os contatos dabobina são energizados, ocorrendo o atracamento
dos contatos, ou seja, os contatos NF abrem seuscontatos e os contatos NA fecham os seuscontatos.
Operação
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Operação
Constituição
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Constituição
Bobina:
Devem ser escolhidas de acordo com a tensão e otipo de energia de alimentação (CC ou CA)podendo variar de 24V – 660V. Os terminais da
bobina são denominados A1/A2
Constituição
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Constituição
Núcleo de ferro:Atraído para dentro da bobina pelo campomagnético, está acoplado ao contator e,consequentemente, o movimento do núcleo
aciona o contato.
Contato:
É acionado pelo núcleo de ferroe esta acoplado a
uma mola que tende a levá-lo a posição derepouso
Constituição
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Constituição
O contator é geralmente equipado com 3, 4 ou 5contatos, sejam eles de força, auxiliares ou mistos
Categoria de emprego
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Categoria de emprego
Devem ser de acordo com a potencia da carga. Devendoentão ser escolhidos pelo tipo de carga. A classificação doscontatores é de acordo com sua categoria de emprego que
dependem dos seguintes fatores
• Natureza do receptor controlado:motor de gaiola ou anéis, resistências
• Condições nas quais se efetuam os fechamentos eaberturas:
Motor em regime ou com rotor bloqueado, inversãodo sentido de rotação
Categorias de emprego em CA
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Categorias de emprego em CA
Podemos classificar as cargas em três grandesgrupos dos quais um sempre predomina com
relação ao outro.
• Cargas essencialmente indutivas;Motores,
• Cargas essencialmente resistivas;Fornos elétricos e lâmpadas incandescentes
• Cargas essencialmente capacitivas.Capacitores
Categorias de emprego em CA
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Categorias de emprego em CA
Segundo a norma IEC 947 – para cada uma das
categorias define-se a capacidade de manobra queum determinado contator apresenta.
Categorias de emprego em CA
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Categorias de emprego em CA
Categorias de emprego em CA
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Categorias de emprego em CA
Categorias de emprego em CA
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Categorias de emprego em CA
Categorias de emprego em CA
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Categorias de emprego em CA
Principais defeitos
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Principais defeitos
Dimensionamento
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Dimensionamento
Categoria de
emprego
Tensão e
frequência
Corrente da
carga
Frequência de
manobra
N° de contatos
auxiliares
A corrente do contato principal deve ser maior que que acorrente nominal do motor, considerando o fator de serviço(FS) do motor. Para partida direta: IK >= FS x In
Dimensionamento
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e s o a e to
Para partida direta:IK1 >= FS x In
Para partida estrela-triangulo:IK1 = IK2 = 0,58 x In
IK3 = 0,33 x InRele termico → 0,58 In
Para partida compensadora:IK3 = In (contator pós autotrafo)
IK2 = K2 x InIK1 = (K – K2) x In (contator que fecha o curto no autotrafo)
K é o valor do TAP do autotrafo, por exemplo: 80%, K = 0,8; 65%, K = 0,65
Dimensionamento
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Ex: Dimensionar o relé de sobrecarga para proteger o motorde 5cv,220V/60Hz, IV pólos, supondo que o seu tempo departida seja de 5s (partida direta).
In = 14A; FS = 1,15.