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CURSO DE COMANDOS ELÉTRICOS

PRODUÇÃO DE C.A. TRIFÁSICA E ALTERNADORES TRIFÁSICOS

Objetivo:

Mostrar a necessidade do comando industrial; apresentação do painel de comando e enfocar como principal elemento de comando.

Introdução:

Uma indústria é constituída por uma infinidade de máquinas, desde um simples esmeril até enormes máquinas automáticas que realizam muitas operações diferentes. È comum encontrarmos máquinas totalmente automáticas que realizam uma série de operações com um simples toque de botão. Mas se faz necessário lembrar de que os responsáveis pelos movimentos que uma máquina efetua são os motores elétricos e que quanto mais operações diferentes uma máquina efetuar, mais motores existirão para acioná-la.

Surge então a necessidade de se estabelecer qual a ordem de acionamentos de um determinado número de motores e para fazer esses acionamentos automaticamente se faz necessário um circuito elétrico chamado Circuito de Comando da Máquina.

Este circuito deverá possuir características tais que possibilitem o acionamento de motores pequenos e grandes além de acioná-los a grande distância.

O circuito de comando de uma máquina é constituído pôr uma variedade de componentes os quais vamos estudá-los um a um separadamente.

Se como técnicos ou simplesmente como estudiosos da matéria fizermos a análise de uma instalação elétrica, encontramos uma série de equipamentos e dispositivos que numa seqüência lógica, dentro das atribuições do circuito, efetuam cada qual uma função elétrica definida. Portanto, cada equipamento, ou cada dispositivo por mais simples que seja, deve ter uma construção determinada, para realizar o que dele se espera . De um modo geral, podemos distinguir quatro grandes classes de dispositivos elétricos, que se destinam ao Comando, a Proteção, a Medida e a Regulação.

Os dispositivos de comando, fundamentalmente, e de acordo com a terminologia oficial em vigor se subdividem em seccionadores, chaves e disjuntores, classificação baseada nas características próprias e que são inseridas nos circuitos em posição adequada. Os de proteção devem reagir em função dasgrandezas

mais. Efetuam ainda a fiscalização das condições de circulação da corrente e da tensão elétrica. Quanto aos aparelhos de medição, permitem os mesmos em cada instante a verificação numérica das grandezas elétricas, pelos voltímetros, amperímetros, frequencímetros e outros mais, que, em última análise são o reflexo das condições de alimentação e de carga, própria do sistema. Com referência aos de regulação, como a própria denominação já esta explicando, são dispositivos que permitem uma regulagem.

COMANDO A DISTÂNCIA

Toda máquina possui um painel de controle onde se encontram os componentes de acionamento da máquina, tais como botoeiras, chaves seletoras, lâmpadas de sinalização,etc. Entretanto este painel normalmente fica distante dos motores que devem ser acionados.

Portanto surge a necessidade de utilizarmos um elemento principal de chaveamento para a alimentação dos motores e que possa ser comandado á distância Sem esse elemento principal de chaveamento, precisaríamos levar os cabos alimentadores a partir da linha de alimentação, passa-los por um elemento de chaveamento e segui-los até o local onde estão os motores.

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Porém, isso seria impraticável pelo fato de que se o(s) motor(es) foss(em) de grandes po-

tências os cabos possuíram bitolas elevadas, além de que o elemento de chaveamento teria que possuir

características especiais, fazendo com que o sistema ficasse com preço elevado.

Geração e Distribuição de energia.

O tipo de energia elétrica mais utilizado no mundo, e sobretudo no Brasil, é o da energia elétrica em corrente alternada no sistema trifásico. De fato, trata-se de um sistema em que a energia é facilmente gerada, transmitida e distribuída.

Nesta lição, você vai aprender coisas importantes sobre os circuitos trifásicos. Você vai aprender. por exemplo, que eles podem ser ligados de duas maneiras: em estrela e cm triângulo. Estudará também o comportamento das tensões e correntes nesses dois tipos de ligação.

Para estudar os conteúdos desse capítulo, é imprescindível que você conheça o que é corrente alternada.

Usinas geradoras:

Um dos modos de se produzir eletricidade é pela ação do magnetismo. Os geradores elétricos são os equipamentos que produzem eletricidade por meio desse processo. Para que isso aconteça. é necessário que eles sejam acionados por urna força mecânica.

Para produzir eletricidade, as usinas utilizam grandes geradores que são acionados por alguma forma de energia.

Existem vários tipos de usinas geradoras de eletricidade:

• Usinas Hidroelétricas

• Usinas Termoelétricas

• Usinas Termonucleares

• Usinas Eólicas

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Usinas Hidroelétricas:

As usinas hidroelétricas empregam a força da água represada que passa por uma tubulação e faz girar à turbina. A turbina, então, faz girar o gerador que produz eletricidade.

Usinas Termoelétricas:

Para transformar a água em vapor, as usinas termoelétricas utilizam o calor gerado pela queima de lenha, carvão mineral ou óleo combustível. O vapor produzido por essa combustão faz girar a turbina. A turbina. por sua vez, aciona o gerador que produz eletricidade.

Usinas Termonucleares:

As usinas termonucleares também utilizam o calor para a geração de energia. O calor, entretanto, é obtido por meio de uma tecnologia muito sofisticada.

Nesse tipo de usina, temos o seguinte processo: o calor é produzido pela desintegração dos átomos no interior do reator. O calor, então, aquece a água e a transforma em vapor Esse vapor, por sua vez, converte também em vapor a água do reservatório seguinte. Por fim, o vapor desse reservatório faz girar a turbina que aciona o gerador de eletricidade.

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Usinas Termonucleares

Usina Eólicas:

Nesse tipo de usina, aproveita-se a energia dos ventos. Assim, por meio de um cata-vento aciona-se o gerador.

No Brasil. empregam-se todos os tipos de usinas anteriormente citados. As usinas hidroelétricas. entretanto, são as mais comuns, devido do grande potencial hidroelétrico existente no país.

Geração de Energia Elétrica

Os geradores de eletricidade podem produzir corrente contínua (CC) ou corrente alternada (CA).

A corrente contínua é pouco usada devido às dificuldades para aumentar ou diminuir os valores de tensão e corrente. A corrente alternada por sua vez, permite aumentar ou diminuir os valores de corrente. Para isso, basta fazer uso de transformadores. A CA facilita bastante a geração, a transmissão e a distribuição de energia elétrica desde a usina geradora até os consumidores.

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A Corrente Alternada.

Supondo-se que o movimento de umas espira seja da esquerda para a direita dentro de um campo magnético. demonstraremos a variação da corrente elétrica em função desse movimento. A isto chamamos de geração da corrente elétrica alternada.

Posição 1: A espira não se deslocou.

Os dois lados da espira não estão cortando as linhas de força: portanto. não há produção de tensão elétrica e, por isso, fluxo da corrente.

O ponteiro do galvanômetro está na posição zero.

Posição 2: A espira se deslocou 45° a partir do ponto inicial.

Os condutores da espira estão começando a interferir nas linhas de força do campo magnético.

O ponteiro do galvanômetro esta indicando o surgimento de uma tensão induzida nos condutores da espira.

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Posição 2: A espira se deslocou 45° a partir do ponto inicial.

Posição 3: A espira se deslocou 90° a partir do ponto inicial.

A medida que a espira se aproxima do ponto “A”, o ponteiro do galvanômetro desloca-se mais do que na posição anterior.

Na posição “A’. as secções transversais dos condutores estão cortando perpendicularmente as linhas de força magnética. (ângulo de 90°).Quanto maior a quantidade de linhas de força cortadas pela espira, maior a tensão nela induzida. Portanto, o ponteiro do galvanômetro está marcando a máxima quantidade de tensão produzida na espira e. respectivamente, a máxima quantidade de corrente.

Posição 4: A espira se deslocou 135°.

Agora, o ponteiro do galvanômetro está indicando valor menor que o valor marcado anteriormente. Os dois lados da espira estão, neste momento, em posição inclinada entre as peças polares.

Nesta posição, apenas parte do fluxo magnético está sendo interrompido pela espira, produzindo nesta uma tensão cada vez menor.

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Posição 4: A espira se deslocou 135°.

A proporção que a espira se afasta do ponto da maior convergência do fluxo magnético (ponto “A”), o galvanômetro registra menor tensão induzida e, respectivamente, menor corrente elétrica.

Posição 5: A espira se deslocou 180°.

O ponteiro do galvanômetro retornou novamente para a posição zero.

Aqui, os dois lados da espira não estão cortando as linhas de força.

Não há indução de tensão nos condutores da espira.

Posição 6: A espira se deslocou 225°.

Agora, o ponteiro do galvanômetro está se deslocando para a esquerda.

Lembre-se de que, até posição 5, a parte escura da espira estava cortando o fluxo magnético de cima para baixo e, a parte clara, de baixo para cima.

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Posição 6: A espira se deslocou 225°.

A partir da posição 6, a parte escura começou a deslocar-se dentro do campo magnético de baixo para cima, e. a parte clara, de cima para baixo.

Como o sentido de deslocamento dos lados da espira ficou invertido, inverteu-se também o sentido de deslocamento da corrente elétrica.

Por este motivo é que o ponteiro do galvanômetro mudou de sentido, ou seja. agora ele está se deslocando para a esquerda.

Posição 7: A espira se deslocou 27O°

Nesse momento, o ponteiro do galvanônetro está marcando indução máxima de corrente elétrica na espira.

Nesta posição novamente as secções transversais dos condutores estão cortando perpendicularmente as linhas de força, logo, o máximo corte de linhas de força e, consequentemente, a máxima tensão induzida.

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Posição 8: A espira se deslocou 315°.

Novamente, os valores medidos pelo a parelho estão diminuindo.

A corrente elétrica induzida na espira está se reduzindo, pois os dois lados da espira estão cortando um número cada vez menor de linhas de força.

Posição 9: Finalmente, completou-se uma volta ou 36O°.

Segundo o ponteiro do aparelho, não há presença de corrente elétrica na espira. Com isto, completamos uma volta de deslocamento da espira dentro de um campo magnético. Para cada volta seguinte, os fenômenos da indução elétrica serão idênticos aos demonstrados.

Veremos, a seguir, a demonstração gráfica das variações da corrente elétrica induzida na espira de um gerador com anel coletor.

No gráfico está representada a Curva Senoidal (ou senóide). Ela demonstra a variação da corrente elétrica induzida durante uma volta completa da espira.

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Corrente Alternada

No eixo horizontal é representado o movimento da espira em função de uma volta completa dentro de um campo magnético.

No eixo vertical é representada a intensidade da corrente elétrica induzida, de acordo com as indicações do galvanômetro, nas várias posições.

Note que a tensão ou a corrente elétrica parte de um ponto zero, desloca-se para um lado (+) e volta para o ponto zero; depois, desloca-se para o outro lado (-) e, assim, sucessivamente. A esse movimento denominamos Corrente alternada (CA).

Corrente Alternada:

Definição:

Corrente alternada e aquela que varia periodicamente de intensidade e sentido.

Freqüência:

Supondo-se que o tempo gasto para a espira percorrer os 360° tenha sido de 1 segundo, podemos representá-lo graficamente na figura abaixo:

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Corrente Alternada

Se continuarmos girando a espira, o tempo continuará sendo representado graficamente de acordo com a figura abaixo:

Exemplo:

Durante 0,5 segundos, a corrente circula no sentido conforme desenho abaixo:

De 0,5 segundo até 1 segundo, a corrente muda de sentido.

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Corrente Alternada

Quando um gerador de corrente alternada com dois pólos completa uma rotação, a tensão completa um ciclo.

Se essa rotação for completada no tempo de 1 segundo, temos,então,1 ciclo/s.

Na realidade, podem ser gerados mais ciclos por segundo; o número de ciclos depende de dois fatores:

Rotação por segundo;

Número de pólos do gerador;

O número de ciclo/s é denominado “freqüência”, que tem como unidade de medida o “Hertz”.

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Definição:

Freqüência é o número de oscilações por segundo ou, simplesmente, ciclos por segundo (ciclos/seg.)

Exemplo:

Na sua casa, a freqüência da corrente elétrica é de 60 hertz. Isto significa que a corrente elétrica completa 60 ciclos em 1 segundo.

Gerador Trifásico:

O gerador abaixo apresenta uma bobina e é, portanto. monofásico. E, como tem coletor de anéis, produz CA monofásica.

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Este gerador apresenta três bobinas fixas, com um imã móvel. Neste caso trata-se de um tipo de gerador que produz três CAs monofásicas. Esse tipo de gerador e denominado Gerador Trifásico.

Princípio do Gerador Trifásico:

Um Imã indutor girando no centro um sistema de três bobinas, colocadas 12O° uma da outra, constitui gerador de corrente trifásica.

Cada vez que o pólo N passa em frente a uma bobina, produz-se uma CA; nessa bobina; em uma volta completa do pólo N produzem-se 3 CAs, deslocadas 120° uma das outras.

As 3 correntes alternadas geradas em atraso de 1/3 do ciclo uma da outra chama-se corrente “trifásica”.

Seguindo o giro do pólo N:

→ a fase I começa em 0°

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