OBJETIVO
Especificar os dispositivos de acionamento, comando e proteção para o
acionamento de motores elétricos trifásicos, levando em consideração o diagrama
de acionamento e as características de cada tipo de partida.
MATERIAL UTILIZADO
A Atividade Prática de Instalações Elétricas Industriais em Eletrotécnica
deverá ser desenvolvida com base no material disponibilizado na rota de
aprendizagem e nos exemplos disponibilizados neste arquivo.
O aluno deverá desenvolver todos os cálculos e entregar o relatório em um
ARQUIVO ÚNICO NO FORMATO PDF no AVA, no ícone Trabalhos, dentro da
disciplina de Instalações Elétricas Industriais em Eletrotécnica.
Todas as tabelas deverão ser preenchidas com as informações solicitadas.
Caso seja necessário, verifique as orientações importantes para a realização desta
atividade, disponível no final deste arquivo.
INTRODUÇÃO
Considere um painel elétrico onde são encontrados os dispositivos de
comando e proteção para o acionamento dos motores elétricos de uma linha de
produção de painéis de madeira em MDF.
Neste painel, encontram-se os dispositivos para o acionamento de 5 motores
de indução trifásicos, com os seguintes tipos de partida.
• Motor 1: motor com partida direta
• Motor 2: motor em partida direta com reversão no sentido de rotação
• Motor 3: motor com chave partida estrela-triângulo
• Motor 4: motor com chave de partida estrela-triângulo com reversão no
sentido de rotação
• Motor 5: motor com chave de partida compensadora
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A seguir são apresentados os circuitos de força e comando de cada um dos
motores.
1. Motores com partida direta
1.1 Circuitos de força e comando Motor 1
Figura 1 – Circuitos de força e comando do motor com chave de partida
direta.
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1.2 Circuitos de força e comando do Motor 2
Figura 2 – Circuitos de força e comando do motor com chave de partida direta
com reversão no sentido de rotação.
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2. Motores com partida estrela-triângulo
2.1 Circuitos de força e comando do Motor 3
Figura 3 – Circuito de força do motor com chave de partida estrela-triângulo
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Figura 4 – Circuito de comando do motor com chave de partida estrela-triângulo
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2.2 Circuitos de força e comando do Motor 4
Figura 5 – Circuito de força do motor com chave de partida estrela-triângulo com
reversão no sentido de rotação
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Figura 6 – Circuito de comando do motor com chave de partida estrela-triângulo
com reversão no sentido de rotação.
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3. Motor com partida compensadora
3.1 Circuitos de força e comando do Motor 5
Figura 7 – Circuito de força do motor com chave de partida compensadora
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Figura 8 – Circuito de comando do motor com chave de partida compensadora
Para especificar os modelos dos contatores, fusíveis, relés de sobrecarga, e
temporizadores, serão utilizadas as especificações conforme são mostradas a
seguir.
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4. Fusíveis
O dimensionamento de fusíveis deve levar em consideração duas situações.
A primeira situação é durante a partida do motor. Sabe-se que a partida do motor
atinge valores muito maiores do que a corrente nominal. Sendo assim, o fusível não
pode se romper durante a partida. Além disso, durante o funcionamento do motor
com corrente nominal, o fusível também não pode ser romper.
No caso da partida deve-se saber quanto tempo a corrente de partida vai
permanecer, e então verificar na curva do fusível imediatamente superior ao valor
encontrado, cruzando a informação de corrente de partida e tempo de partida, qual
é a corrente nominal do fusível.
O segundo critério diz respeito às correntes, já que o fusível deve proteger,
além do motor, o contator e o relé de sobrecarga. Esses critérios são:
• If ≥ 1,2 x IN: Significa que a corrente nominal do fusível deve ser no mínimo
20% acima da corrente nominal do motor.
• If ≤ IK : Significa que a corrente nominal do fusível não pode ser maior que a
corrente máxima do fusível dimensionado para os contatores.
• If ≤ IRT: Significa que a corrente nominal do fusível não pode ser superior à
corrente máxima do fusível para relé de sobrecarga.
Esta metodologia de dimensionamento pode ser utilizada para os diodos
diazed ou diametral (tipo D) e para os fusíveis do tipo NH. É válido ressaltar que
nas chaves de partida compensadora e estrela-triângulo, a corrente de partida é
reduzida, portanto, deve-se especificar o fusível levando em consideração a
corrente de partida reduzida.
Para o dimensionamento de fusíveis do tipo D, devem ser utilizadas as curvas
características da Figura 9.
Para o dimensionamento de fusíveis do tipo NH, devem ser utilizadas as
curvas características da Figura 10.
As curvas características das Figuras 9 e 10 são utilizadas para verificar se
qual fusível deve ser utilizado para que suporte a corrente de partida do motor, em
função do tempo que ela permanecerá presente.
Após a determinação da corrente nominal do fusível, é necessário que sejam
consultadas as tabelas fornecidas pelos fabricantes, para especificar qual o modelo
de fusível que será adotado. A Figura 11 apresenta os modelos de fusíveis do tipo
D, e a Figura 12 apresenta os modelos de fusíveis do tipo NH.
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Figura 9 – Curvas características do fusível tipo D
Figura 10 – Curvas características do fusível tipo NH
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Figura 11 – Modelos de fusíveis do tipo D
Figura 12 – Modelos de fusíveis do tipo NH
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5. Contatores
O dimensionamento de contatores deve ser feito levando em consideração a
corrente que circulará por ele. No caso de motores de indução trifásicos, a corrente
que vai passar pelo contator vai depender do tipo de de partida que será utilizado.
No caso de um chave de partida direta, como as que estão sendo mostradas
nas Figuras 1 e 2, a corrente dos contatores será dada por
𝐼𝐾1 = 𝐼𝐾2 ≥ 𝐼𝑁
em que IN é a corrente nominal do motor dada por
𝐼𝑁 =
𝑃
√3 ∙ 𝑉𝑁 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑 ∙ 𝜂
onde, P é a potência nominal do motor em W, VN é a tensão nominal em V, cosφ é
o fator de potência do moto a plana carga, e η é o rendimento do motor a plena
carga entre 0 e 1.
Para a chave de partida estrela-triângulo sem ou com reversão no sentido de
rotação, a corrente do contator que faz a ligação do motor em estrela, deve suportar
33% da corrente nominal, ou seja,
𝐼𝐾𝑌 ≥ 0,33 ∙ 𝐼𝑁
O contator que faz o fechamento do motor em triângulo, deve suportar 58%
da corrente nominal do motor, ou seja,
𝐼𝐾𝑛 = 𝐼𝐾Δ ≥ 0,58 ∙ 𝐼𝑁
Porém há uma alteração o dimensionamento dos demais contatores da
partida estrela-triângulo, quando há reversão no sentido de rotação.
Quando se trata da chave de partida estrela-triângulo sem reversão no sentido
de rotação, o contator K1, conforme mostrado na Figura 3 deve suportar a mesma
corrente do contator que faz a ligação em triângulo do motor, ou seja,
𝐼𝐾1 = 𝐼𝐾Δ ≥ 0,58 ∙ 𝐼𝑁
Agora, quando se trata de uma chave de partida estrela-triângulo com
reversão no sentido de rotação, como apresentado na Figura 5, é possível perceber
que a corrente que passa pelos fusíveis, é a mesma que vai passar por K1 ou por
K2, já que eles nunca são acionados simultaneamente. Portanto, a corrente que
estes contatores devem suportar é a corrente nominal do motor, ou seja,
𝐼𝐾1 = 𝐼𝐾2 = 𝐼𝑁
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Na chave de partida compensadora, os contatores K2 e K3 operam durante a
partida do motor, e na sequência apenas o contator K1 fica sujeito a passagem de
corrente. Como a tensão de partida depende do tap do transformador em que o
motor está ligado, a corrente dependerá dessa ligação, com exceção do contator
K1. No caso do contator K1, ele ficará sujeito à corrente nominal do motor, já que
ele não participa diretamente da partida do motor. Sendo assim, a ele deve ser
dimensionador para corrente nominal do motor, ou seja,
𝐼𝐾1 ≥ 𝐼𝑁
Já para os contatores K2 e K3, deve ser levado em consideração o tap de
partida. A corrente no contator K2 será
𝐼𝐾2 ≥ 𝑡𝑎𝑝
2
∙ 𝐼𝑁
E para o contator K3 será
𝐼𝐾3 ≥ (𝑡𝑎𝑝 − 𝑡𝑎𝑝
2
) ∙ 𝐼𝑁
Após ser definida a corrente que passa por cada contator, deve ser verificada
no catálogo de algum fabricante, qual o modelo que deverá ser utilizado. A Figura
13 apresenta os modelos e características de contatores de um determinado
fabricante.
É sempre válido relembrar as categorias de contatores. Há quatro categorias
que são destinadas ao acionamento de máquinas elétricas.
• AC1: Acionamento de cargas levemente indutivas ou resistivas.
• AC2: Manobras leves, comando de motores com anéis coletores,
desligamento em regime.
• AC3: Serviço normal de manobras em motores com rotor do tipo gaiola de
esquilo, desligamento em regime.
• AC4: Manobras pesadas, acionar motores a plena carga, comando
intermitente, reversão em operação e frenagem por contracorrente.
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Figura 13 – Modelos de contatores.
Após a determinação do contator em função da corrente que ele deve
suportar, é necessário verificar o número de contatos auxiliares necessários, e a
tensão de comando. Estas informações são obtidas verificando o circuito de
comando utilizado, pois é nele que se encontram todos os contados auxiliares
necessários para a realização da lógica de acionamento.
6. Relés de sobrecarga
Os relés de sobrecarga têm a função de monitorar se a corrente que está
sendo absorvida pelo motor não é uma corrente que pode ser considerada como
sendo de sobrecarga. Sendo assim, a corrente que deve passar por eles e,
portanto, que eles devem suportar, é a corrente que alimenta o motor em regime
permanente. No dimensionamento dos relés de sobrecarga, será especificada qual
a corrente que ele passará a enxergar como sendo corrente de sobrecarga. Esse
valor é o que deverá ser ajustado na regulagem de corrente.
Na chave de partida direta e na partida direta com reversão de rotação, o relé
de sobrecarga está ligado em série com o motor, e em série com os contatores,
sendo assim, a corrente será a mesma dos contatores, portanto
𝐼𝑅𝑇 ≥ 𝐼𝑁
Já na chave de partida estrela-triângulo, a corrente ajustada no relé de
sobrecarga será para
𝐼𝑅𝑇 ≥ 0,58 ∙ 𝐼𝑁
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considerando que em regime ele fica em série com o contator K1, e, portanto,
ficarão sujeitos à mesma corrente.
Na partida compensadora, como o relé de sobrecarga fica ligado diretamente
em série com o motor e com o contator K1, a corrente a ser ajustada será
𝐼𝑅𝑇 ≥ 𝐼𝑁
Vale ressaltar que as correntes determinadas para o relé de sobrecarga é a
corrente em que ele deve ser ajustado. Para um melhor ajuste, a corrente de
sobrecarga calculada deve estar o mais possível no centro da escala de ajuste.
Depois de determinada a corrente IRT que a corrente de ajuste do relé de
sobrecarga, deve ser escolhido no catálogo de um fabricante qual o modelo mais
adequado. Para isso, alguns cuidados devem ser levados em consideração.
• Verificar se o fusível dimensionado é adequado para o relé de sobrecarga
escolhido. Existe um valor máximo de corrente nominal do fusível que é
recomendável que seja instalado junto com o modelo de relé térmico
escolhido. Se esta condição não for satisfeita, deve-se rever o
dimensionamento do fusível ou do relé de sobrecarga.
• Escolher um modelo que seja compatível com o contator a que ele vai ser
acoplado. Se isso não for possível é necessário especificar também os
acessórios para que seja possível a conexão entre eles.
• Verificar se os contatos auxiliares do relé de sobrecarga atendem a
necessidade do circuito de comando.
• No caso de haver dois ou mais relés cuja faixa de ajuste atender a corrente
IRT deve ser escolhido aquele em que o valor de corrente vai ficar próxima
do centro da faixa de ajuste.
Por exemplo, vamos supor que a corrente de ajuste IRT seja de 10 A. Vamos
considerar também que há dois relés de sobrecarga que atendem este valor.
O primeiro com a faixa de ajustem entre 8 e 14 A, e o segundo com faixa de
ajuste entre 9 e 15 A.
O centro da faixa de ajuste do primeiro é 11 A, e do segundo é em 12 A.
Como a corrente calculada de 10 A está mais próxima de 11 A, que é o
centro da escala do primeiro relé, é ele que deve ser escolhido.
A Figura 14 apresenta os modelos e características dos relés de sobrecarga
de um determinado fabricante.
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Figura 14 – Modelos de relés de sobrecarga
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7. Relés eletrônicos (temporizadores)
Os relés eletrônicos são utilizados no circuito de comando quando é
necessário ser dado um comando diferenciado que não pode ser dado utilizando
lógica de contatos. Para isso, os fabricantes de relés eletrônicos dispõem de várias
opções de relés.
No específico de acionamento de motores elétricos, o mais comum é a
utilização de relés temporizadores com retardo na energização, e relé temporizador
para chave de partida estrela-triângulo. A Figura 15 apresenta os relés
temporizadores de retardo na energização e estrela-triângulo, de um determinado
fabricante.
Figura 15 – Modelos de relés temporizadores com retardo na energização e
estrela-triângulo
Na especificação de relés temporizadores deve ser verificado se a faixa de
ajuste de tempo, e a tensão de comando.
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EXEMPLOS DE DIMENSIONAMENTO
1. Chave de partida direta
Especificar os componentes de uma chave de partida direta sem reversão no
sentido de rotação, para um motor trifásico de 10 CV, 4 polos, ligado a uma rede
de 220 V, 60 Hz, com rendimento de 92% e fator de potência a plana carga de 0,84,
sabendo que a tensão de comando é de 24 Vcc, e que a corrente de partida
permanece durante 2 s, com uma relação IP/IN igual a 8,2. Utilize fusíveis do tipo
diametral.
Solução:
O primeiro passo é a especificação do fusível a ser utilizado. Para isso, devese conhecer a corrente de partida e o tempo que ela permanecerá. A corrente
nominal do motor será
𝐼𝑁 =
𝑃
√3 ∙ 𝑉𝑁 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑 ∙ 𝜂
=
10 ∙ 746
√3 ∙ 220 ∙ 0,84 ∙ 0,92
= 25,33 𝐴
A corrente de partida será
𝐼𝑃
𝐼𝑁
= 8,2 → 𝐼𝑃 = 8,2 ∙ 𝐼𝑁 = 8,2 ∙ 25,33 = 207,7 𝐴
Como é solicitado a que se utilize um fusível do tipo diametral, verifica-se no
gráfico das curvas dos fusíveis o ponto de cruzamento entre a corrente de partida
e o tempo durante o qual ele permanece, que é de 2 s.
Se percebe que o ponto encontrado está entre as curvas dos fusíveis de 35A
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e 50A. Deve-se adotar a corrente nominal do fusível da curva imediatamente acima
do ponto encontrado, portanto, 50 A.
Ainda deve ser verificado se a corrente do fusível é maior que 120% da
corrente nominal do motor.
𝐼𝐹 ≥ 1,2 ∙ 𝐼𝑁 = 1,2 ∙ 25,33 = 30,4 𝐴
Assim, como 50 A é maior que 30,4 A, o fusível atende este requisito. Caso
este requisito não fosse atendido, então deve ser adotado o fusível com corrente
nominal imediatamente superior.
Agora, deve ser verificado no catálogo do fabricante qual a especificação do
fusível a ser utilizado. Do catálogo adotado para fusíveis do tipo diametral tem-se
Portanto, deverão ser utilizados 3 fusíveis FDW-50S.
Nota-se que os critérios de proteção do contator e do relé térmico forma
ignorados. Isso é feito porque estes critérios são utilizados para proteger o contator
e o relé de sobrecarga contra correntes de sobrecarga. Mas esta função é
desempenhada pelo próprio relé de sobrecarga, portanto não será necessário
atende-los.
O próximo passo é o dimensionamento do contator. Para uma chave de
partida direta, o contator fica sujeito à corrente nominal do motor, portanto
𝐼𝐾1 ≥ 𝐼𝑁 = 25,33 𝐴
Para a escolha do modelo do contator deve ser levado em consideração o
número de contatos auxiliares e a tensão de comando.
O número de contatos auxiliares, assim como a tensão de comando são
obtidos olhando o circuito de comando da partida.
Como se trata de uma chave de partida direta sem inversão no sentido de
rotação, é utilizado apenas um contator com um contato auxiliar normalmente
aberto. Além disso, é especificado que a tensão de comando é de 24 Vcc.
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Além disso, é válido lembrar que o contator deve ser escolhido com base na
categoria AC-3, que é referente a acionamento de motores com rotor do tipo gaiola
de esquilo.
Portanto, com base no catálogo do fabricante adotado, tem-se que
Portanto, para a chave de partida direta especificada, deve ser utilizado um
contator modelo CWM32-10-30C34.
É muito importante ficar atento caso se tratasse de uma chave de partida
direta com reversão no sentido de rotação. Nesta situação seriam 2 contatores e
cada um deles deveria ter um contato auxiliar NA e um NF. Portanto seriam 2
contatores modelo CWM32-11-30C34.
Por fim, verifica-se o relé de sobrecarga que deve ser utilizado. A corrente de
ajuste do relé de sobrecarga deve ser igual a corrente nominal do motor, ou seja,
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𝐼𝑅𝑇 ≥ 𝐼𝑁 = 25,33 𝐴
Assim, o rele de sobrecarga escolhido será:
O modelo utilizado será RW27-1D3-U032. Perceba que este modelo possui
um contato auxiliar NF, conforme está especificado no circuito de comando.
Ainda é possível observar que o fusível máximo que deve ser utilizado com
este rele de sobrecarga pode ser de no máximo 63 A. Como foi especificado um
fusível de 50 A, não haverá problemas.
Ainda, o relé de sobrecarga escolhido permite a montagem direta em
contatores dos modelos entre o CWM9 e CWM40. Como o contato escolhido foi do
tipo CWM32, então está contemplado neste intervalo.
Assim, os componentes especificados para este acionamento são:
• 3 fusíveis FDW-50S
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• 1 contator CWM32-10-30C34
• 1 relé de sobrecarga RW27-1D3-U032
2. Chave de partida estrela-triângulo
Especificar os componentes de uma chave de partida estrela triângulo para
um motor trifásico de 30 CV, 4 polos, 380/660 V, 60 Hz, com rendimento de 94% e
fator de potência de 0,81 quando opera a plana carga, sabendo que a tensão de
comando é de 24 Vcc, e que a corrente de partida permanece durante 5 s, com
uma relação IP/IN igual a 8. Utilize fusíveis do tipo NH.
Solução:
Para a especificação dos componentes desta chave de partida estrelatriângulo são utilizados os circuitos das Figura 3 e 4.
Para a especificação do fusível, deve-se ter em mente que a corrente de
partida da chave estrela triângulo é igual a um terço da corrente de partida direta.
Portanto, tem-se que
𝐼𝑁 =
𝑃
√3 ∙ 𝑉𝑁 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑 ∙ 𝜂
=
30 ∙ 746
√3 ∙ 380 ∙ 0,81 ∙ 0,94
= 44,65 𝐴
𝐼𝑃
0,33𝐼𝑁
= 8 → 𝐼𝑃 = 8 ∙ 0,33𝐼𝑁 = 8 ∙ 0,33 ∙ 44,65 = 117,87 𝐴
Sabendo que a corrente de partida permanece durante 5 segundos, do
gráfico com as curvas do fusível tipo NH, tem-se que
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Como o ponto encontrado ficou logo abaixo da curva do fusível de 35 A, é
este fusível que atenderá o requisito da corrente de partida.
Sabe-se ainda que o fusível deve possuir uma corrente nominal tal que
𝐼𝐹 ≥ 1,2 ∙ 𝐼𝑁 = 1,2 ∙ 44,65 = 53,58 𝐴
Como por este critério, a corrente nominal do fusível deve ser igual ou maior
que 53,58 A, então o fusível de 35 A não é adequado. Sendo assim, opta-se pelo
fusível com corrente nominal imediatamente superior a 53,58 A, que é de 63 A.
Portanto, o fusível especificado é do tipo NH, de 63 A de corrente nominal.
De acordo com os modelos disponíveis no catálogo do fabricante adotado
como exemplo, tem-se que
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Qualquer um destes três modelos de fusíveis, FNH000-63U, FNH00-63U ou
FNH1-63U, poderia ser utilizado.
Em relação aos contatores, no circuito de força da Figura 3, os contatores
ficarão sujeitos as seguintes correntes
𝐼𝐾1 ≥ 0,58 ∙ 𝐼𝑁 = 0,58 ∙ 44,65 = 25,9 𝐴
𝐼𝐾3 ≥ 0,58 ∙ 𝐼𝑁 = 0,58 ∙ 44,65 = 25,9 𝐴
𝐼𝐾4 ≥ 0,33 ∙ 𝐼𝑁 = 0,33 ∙ 44,65 = 14,7 𝐴
Pelo enunciado do exercício, todos os contatores devem ter a tensão de
comando em 24 Vcc. Além disso, pela análise do circuito de comando da Figura 4,
se percebe que o contator K1 deve possuir 2 contatos normalmente abertos, e que
os contatores K3 e K4 devem possuir pelo menos um contato normalmente fechado
cada um. Assim, pela análise do catálogo do fabricante os modelos adotados
seriam os seguintes.
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Sempre observando que deve ser adotada a corrente para os contatores na
categoria AC-3, tem-se que
• Contator K1: contator modelo CWM32-22-30C34
• Contator K3: contator modelo CWM32-01-30C34
• Contator K4: contator modelo CWM18-01-30C34
Vale ressaltar que em se tratando de uma chave de partida estrela-triângulo,
com reversão no sentido de rotação, como mostrado nas Figuras 5 e 6, o contator
K2, teria a mesma especificação do contator K1.
O relé de sobrecarga deve ser ajustado em uma corrente tal que
𝐼𝑅𝑇 ≥ 0,58 ∙ 𝐼𝑁 = 0,58 ∙ 44,65 = 25,9 𝐴
Este relé pode ser acoplado diretamente ao contator K1, portanto é importante
que ele permita a montagem direta em contatores modelo CWM32. Além disso
deve ser verificado o máximo fusível que pode ser adotado de modo que o relé seja
protegido. Assim, analisando o catálogo do fabricante adotado, o relé escolhido
será
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O relé de sobrecarga utilizado será o RW27-1D3-U032, que possibilita um
ajuste entre 22 e 32 A, e aceita fusíveis de até 63 A para proteção. Além disso,
possui um contato normalmente fechado, conforme está especificado no circuito de
comando, e permite a montagem direta em contatores do CWM9 ao CWM40,
portanto atende o CWM32.
Por fim, o relé temporizador específico para chave de partida estrela triângulo
será o
O relé temporizador RTW-ET02-U030S-E26, possui um ajuste de tempo entre
3 e 30 segundos para fazer a conversão da ligação de estrela para triângulo,
Assim, os componentes especificados para este acionamento são:
• 3 fusíveis FNH000-63U, FNH00-63U ou FNH1-63U
• 1 contator CWM32-22-30C34
• 1 contator CWM32-01-30C34
• 1 contator CWM18-01-30C34
• 1 relé de sobrecarga RW27-1D3-U032
• 1 relé temporizador RTW-ET02-U030S-E26
Caso fosse uma chave de partida estrela triângulo com reversão no sentido
de rotação, os contatores K1 e K2 deveriam ser dimensionados para suportar a
corrente nominal do motor, ou seja, deveriam possuir uma corrente nominal
superior a 44,65 A, o quer resultaria no seguinte contator.
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Assim, os componentes especificados para este acionamento, se se tratasse
de uma chave de partida estrela-triângulo com reversão no sentido de rotação,
seriam:
• 3 fusíveis FNH000-63U, FNH00-63U ou FNH1-63U
• 2 contatores CWM50-22-30C34
• 1 contator CWM32-01-30C34
• 1 contator CWM18-01-30C34
• 1 relé de sobrecarga RW27-1D3-U032
• 1 relé temporizador RTW-ET02-U030S-E26
3. Chave de partida compensadora
Especificar os componentes de uma chave de partida compensadora para um
motor trifásico de 15 CV, 4 polos, 220 V, 60 Hz, com rendimento de 95% e fator de
potência de 0,91 quando opera a plana carga, sabendo que a tensão de comando
é de 24 Vcc, e que a corrente de partida permanece durante 3 s, com uma relação
IP/IN igual a 7,5. Utilize fusíveis do tipo NH. Considere que na partida o motor está
ligado no tap de 65% da tensão nominal do autotransformador, e que ele fica
energizados durante 10 s.
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Solução:
Para a especificação dos componentes desta chave de partida compensadora
são utilizados os circuitos das Figura 7 e 8.
Para o dimensionamento dos componentes deve ser levado em consideração
qual tap do transformador em que o motor está conectado. Como nesse caso o
enunciado menciona que o motor está ligado no tap de 65% da tensão nominal,
então usaremos o fator de 0,65.
Para o dimensionamento do fusível, deve ser determinada a corrente de
partida do motor, que é calculada fazendo
𝐼𝑁 =
𝑃
√3 ∙ 𝑉𝑁 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑 ∙ 𝜂
=
15 ∙ 746
√3 ∙ 220 ∙ 0,91 ∙ 0,95
= 33,97 𝐴
𝐼𝑃
𝑡𝑎𝑝
2 ∙ 𝐼𝑁
= 7,5 → 𝐼𝑃 = 7,5 ∙ 𝑡𝑎𝑝
2
∙ 𝐼𝑁 = 7,5 ∙ 0,652
∙ 33,97 = 107,64 𝐴
Como a corrente de partida permanece durante 3 segundos, então no gráfico
das curvas dos fusíveis NH o ponto encontrado será o seguinte.
O ponto encontrado ficou logo abaixo da curva do fusível de 35 A de corrente
nominal, portanto ele atende ao requisito da corrente de partida.
Porém deve ser levado em consideração o critério que o a corrente nominal
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do fusível não pode ser menor que 120% da corrente nominal do motor. Portanto,
𝐼𝐹 ≥ 1,2 ∙ 𝐼𝑁 = 1,2 ∙ 33,97 = 40,76 𝐴
Assim, a corrente nominal do fusível deve ser superior a 40,76 A, portanto
será adotado o fusível de 50 A de corrente nominal.
De acordo com o catálogo dos fusíveis, o modelo adotado será:
Poderão ser utilizados os modelos FNH000-50U, FNH00-50U, ou o FNH1-
50U.
Os contatores são dimensionados pela corrente que devem suportar. No caso
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da chave de partida compensadora, as correntes devem ser
𝐼𝐾1 ≥ 𝐼𝑁 = 33,97 𝐴
𝐼𝐾2 ≥ 𝑡𝑎𝑝
2
∙ 𝐼𝑁 = 0,652
∙ 33,97 = 14,35 𝐴
𝐼𝐾3 ≥ (𝑡𝑎𝑝 − 𝑡𝑎𝑝
2
) ∙ 𝐼𝑁 = (0,65 − 0,652
) ∙ 33,97 = 7,72 𝐴
Levando em consideração, pelo circuito de comando, que o contator K1 deve
possuir 2 contatos auxiliares normalmente fechados e 1 contato normalmente
aberto, que o contator K2 deve ter 2 contatos auxiliares normalmente abertos, e
que o contator K3, deve possuir pelo menos 1 contato auxiliar normalmente aberto
e 1 normalmente fechado, e considerando que a tensão de alimentação é de 24
Vcc, os contatores escolhidos serão os seguintes.
Portanto, os contatores serão o CWM40-22-30C34 para K1, o CWM18-22-
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30C34 para o K2, e o CWM9-11-30C34 para o K3.
O relé de sobrecarga, deverá atuar quando o procedimento da partida já for
realizado, e portanto, somente o contator K1 ficará energizado. Sendo assim, ao
analisar o circuito de força da Figura 7, percebe-se que a corrente que passará pelo
motor. Portanto a corrente de ajuste será
𝐼𝑅𝑇 ≥ 𝐼𝑁 = 33,97 𝐴
Pela análise dos modelos de relé de sobrecarga, será escolhido o seguinte:
O relé de sobrecarga escolhido é o RW67-1D3-U040. Ele possui uma faixa de
ajuste adequada, bem como aceita um fusível máximo de 80 A, acima do fusível
especificado com corrente nominal de 50 A
Por fim, o relé temporizador de retardo na energização escolhido deverá
possuir um contato normalmente aberto-fechado, e possuir uma tensão de
comando de 24 Vcc. Com base no catálogo o relé temporizador com retardo na
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energização escolhido, sabendo que de acordo com o enunciado o transformador
ficará energizado por 10 segundos, será:
O modelo utilizado será o RTW-RE01-U030S-E26. Este foi escolhido porque
os 10 segundos que devem ser ajustados nele ficarão o mais próximo do centro da
faixa de ajuste deste modelo. Além disso, ele foi escolhido por possuir um contato
auxiliar normalmente aberto-fechado, e a tensão de alimentação entre os terminais
A1-A2, e A2-A3 é de 24 Vcc.
Assim, os componentes especificados para este acionamento são:
• 3 fusíveis FNH000-50U, FNH00-50U ou FNH1-50U
• 1 contator CWM40-22-30C34
• 1 contator CWM18-22-30C34
• 1 contator CWM9-11-30C34
• 1 relé de sobrecarga RW67-1D3-U040
• 1 relé temporizador RTW-RE01-U030S-E26
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EXERCÍCIOS
Tendo como base os exemplos resolvidos, realize o dimensionamento
dispositivos de acionamento e proteção para as seguintes partidas de motores
elétricos de indução de acordo com o tipo de acionamento.
1. Especificar os componentes de uma chave de partida direta, para um
motor trifásico de 4 CV, 4 polos, ligado a uma rede de 220 V, 60 Hz, com
rendimento de 83% e fator de potência a plana carga de 0,81, sabendo
que a tensão de comando é de 24 Vcc, e que a corrente de partida
permanece durante 1 s, com uma relação IP/IN igual a 5,9. Utilize fusíveis
do tipo diametral. Considere a Figura 1 como sendo os circuitos de força e
comando
Modelo
Fusíveis
Contator K1
Relé de sobrecarga
2. Especificar os componentes de uma chave de partida direta com reversão
no sentido de rotação, para um motor trifásico de 7,5 CV, 4 polos, ligado a
uma rede de 220 V, 60 Hz, com rendimento de 85% e fator de potência a
plana carga de 0,84, sabendo que a tensão de comando é de 24 Vcc, e
que a corrente de partida permanece durante 2 s, com uma relação IP/IN
igual a 6. Utilize fusíveis do tipo diametral. Considere a Figura 2 como
sendo os circuitos de força e comando
Modelo
Fusíveis
Contator K1
Contator K2
Relé de sobrecarga
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3. Especificar os componentes de uma chave de partida estrela-triângulo
para um motor trifásico de 25 CV, 4 polos, 220/380 V, 60 Hz, com
rendimento de 92% e fator de potência de 0,85 quando opera a plana
carga, sabendo que a tensão de comando é de 24 Vcc, e que a corrente
de partida permanece durante 1 s, com uma relação IP/IN igual a 7,5. Utilize
fusíveis do tipo NH. Considere as Figuras 3 e 4 como sendo os circuitos
de força e comando.
Modelo
Fusíveis
Contator K1
Contator K3
Contator K4
Relé de sobrecarga
Relé temporizador
4. Especificar os componentes de uma chave de partida estrela-triângulo
com reversão no sentido de rotação para um motor trifásico de 50 CV, 4
polos, 380/660 V, 60 Hz, com rendimento de 92% e fator de potência de
0,85 quando opera a plana carga, sabendo que a tensão de comando é de
24 Vcc, e que a corrente de partida permanece durante 1 s, com uma
relação IP/IN igual a 6,6. Utilize fusíveis do tipo NH. Considere as Figuras
5 e 6 como sendo os circuitos de força e comando.
Modelo
Fusíveis
Contator K1
Contator K2
Contator K3
Contator K4
Relé de sobrecarga
Relé temporizador
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5. Especificar os componentes de uma chave de partida compensadora para
um motor trifásico de 40 CV, 4 polos, 380 V, 60 Hz, com rendimento de
92% e fator de potência de 0,83 quando opera a plana carga, sabendo que
a tensão de comando é de 24 Vcc, e que a corrente de partida permanece
durante 2 s, com uma relação IP/IN igual a 7,0. Utilize fusíveis do tipo NH.
Considere que na partida o motor está ligado no tap de 50% da tensão
nominal do autotransformador, e que ele fica energizados durante 15 s.
Considere as Figuras 7 e 8 como sendo os circuitos de força e comando.
Modelo
Fusíveis
Contator K1
Contator K2
Contator K3
Relé de sobrecarga
Relé temporizador
Observações importantes:
• Existem diferentes metodologias de dimensionamento de componentes para
acionamentos de motores de indução, porém para esta atividade prática
deverá ser utilizada a metodologia idêntica à dos exemplos.
• Qualquer metodologia diferente da que foi apresentada aqui será
desconsiderada.
• Todos os cálculos desenvolvidos devem ser apresentados na entrega do
trabalho.
• Utilize duas casas decimais nos cálculos.
• Devem ser escolhidos componentes que possuam as especificações
mínimas necessárias para a implementação do acionamento.
• O trabalho deve ser entregue exclusivamente pela entrega de trabalhos da
disciplina, dentro do prazo estabelecido.
• Devem ser utilizadas as figuras apresentadas neste arquivo para a
especificação do modelo dos componentes.
• As tabelas abaixo dos enunciados dos exercícios devem ser preenchidas.
• Qualquer dúvida, relacionada ao conteúdo deste arquivo, bem como para a
resolução dos exercícios, ou sobre qualquer outro assunto relacionado à
disciplina, devem ser enviados pelo canal da tutoria