Eletrotécnica " Atomística"

ATOMÍSTICA

Tudo o que ocupa lugar na natureza e tem massa é matéria, sejam sólidos, líquidos ou gases. Por exemplo, a água é matéria e está em estado líquido. Dividindo-se em consecutivas vezes uma porção de água, chega-se a uma gota. Continuando-se a divisão, em um determinado momento, se fosse dividida novamente, a água deixaria de existir e apareceriam separados os elementos que a compõem.

A menor partícula que pode se dividir um material sem alterar suas características básicas é chamada de molécula. As moléculas são constituídas de elementos puros, diferentes ou não, que se agrupam para formá-las. Esses elementos são chamados de átomos.

Então definimos que átomo é o elemento básico da matéria.

Os átomos são compostos de duas partes: núcleo e eletrosfera. O núcleo é a parte pesada do átomo e suas partículas não se movimentam.

A eletrosfera é a parte externa do átomo e tem suas partículas sempre se movimentando em volta do núcleo.

As partículas que formam o núcleo são: os prótons, que tem carga elétrica positiva, e os nêutrons que não tem carga elétrica.

As partículas que forma a eletrosfera são os elétrons, que tem carga elétrica negativa.

Cada elemento que existe na natureza apresenta átomos diferentes dos demais elementos Está diferença está basicamente, no numero de prótons, elétrons e nêutrons que formam os seus átomos.

Numero máximo de elétrons por camadas.

Camada	K	L	M	N	O	P	Q
Nº máximo de elétrons	2	8	18	32	32	18	2

Quanto maior o número de elétrons presente no átomo maior o seu número de camadas, os prótons tem cargas elétricas positivas os elétrons por terem cargas elétricas negativas, são atraídos pelo núcleo e permanecem girando ao seu redor.

Os elétrons da ultima camada ou camada de valência, são fracamente atraídos pelo núcleo por estarem mais distantes do mesmo, sendo através destes elétrons que os átomos combinam-se uns com os outros para formarem as moléculas que , agrupadas, formam a matéria.

A ultima camada de elétrons é chamada de camada de valência, porque valência é o nome dado á propriedade que os átomos possuem de se combinarem uns com os outros. Na camada de valência. Sempre haverá um numero máximo de oito elétrons, independente de qual seja ela (K,L,M,N,O,P,Q).

CARACTERISTICAS DAS PARTÍCULAS:

Prótons : tem carga elétrica positiva e uma massa unitária

Nêutrons : não tem carga elétrica mas tem massa unitária.

Elétrons : tem carga elétrica negativa e quase não possuem massa.

Partículas Fundamentais

Divide-se as partículas fundamentais em três categorias: quarks, léptons e bósons. Os léptos são partículas leves como o elétron. Os bósons são partículas sem massa que propagam todas as forças do Universo. Os quarks se combinam para formar as partículas pesadas, como o próton e o nêutron. As partículas formadas pelos quarks são chamadas de hádrons. Tal como outras partículas tem cargas diferentes, tipos diferentes de quarks tem propriedades distintas, chamadas “sabores e cores”, que afetam a forma de como eles se combinam. 

Próxima postagem será sobre cargas elétricas.

Instrumentação Industrial

      Instrumentação Industrial

          Com o aumento da exigência por qualidade de produtos e aumento da concorrência do mercado, as industrias precisaram realizar controles para verificar se seus produtos estavam sendo produzidos com qualidade, a maioria dessas empresas são dos segmentos de produtos alimentícios, industria de papel e celulose e fabricação e derivados de petróleo.

          Em todos esses processos de fabricação é necessário controlar e manter várias variáveis, como pressão, vazão, temperatura, nível, PH, condutividade, velocidade, umidade, etc. 

          No inicio da industria esses controles citados acima eram realizados de forma manual, com aparelhos simples e ajustes manuais dos operadores, isto era suficiente porque os processos da fabricação eram simples. Com o tempo, os processos foram melhorando para aumentar a qualidade dos produtos fabricados, exigindo assim o inicio da automação de processos dentro das industrias, utilizando assim os instrumentos de medição e controle.

          Com a implantação desses controles automáticos podemos fabricar produtos que seriam impossíveis com o controle de forma manual, para chegarmos onde estamos hoje os sistemas de controle sofreram grandes transformações tecnológicas como: controle manual, controle hidráulico e mecânico, controle pneumático, controle elétrico, controle eletrônico e digital.

          Existem dois tipos de processos industriais, os contínuos e os descontínuos, mas nos dois devem ser mantidas as variáveis próximos aos valores desejados.

Malha de Controle Fechada

          Quando realizamos um controle utilizando uma malha fechada, ajustamos um valor de set point do processo e quando ocorre alguma variação nesse valor, a unidade de medida realiza a leitura e envia o sinal lido para a unidade de controle que por sua vez realiza um calculo e automaticamente envia ao elemento final de controle um sinal proporcional a variação para que o processo possa voltar ao valo desejado de set point. 

Malha de Controle Aberta

          Quando realizamos um controle com malha aberta, a unidade de medida realiza a leitura da variável do processo e envia o sinal ao indicador que apenas "Indica" o valor lido e não altera o processo, sendo assim o processo não se ajusta automaticamente, sendo necessário o ajuste manual por um operador.

          Indicadores, Registradores, Controladores, Transmissores, Transdutores e Elemento Final de Controle, são os instrumentos mais utilizados em controles de processos nas industrias.

Indicador - Instrumento que dispõe de um ponteiro e de uma escala na qual podemos ver o valor da variável. Existem também indicadores digitais que indicam a variável em forma numérica com dígitos ou barras gráficas.

Registrador - Instrumento que registra a variável através de um traço contínuo ou pontos em um gráfico.

Controlador - Instrumento que compara a variável controlada com um valor desejado e fornece um sinal de saída a fim de manter a variável controlada em um valor específico ou entre valores determinados. A variável pode ser medida, diretamente pelo controlador ou indiretamente através do sinal de um transmissor ou transdutor.

Transmissor - Instrumento que determina o valor de uma varável no processo através de um elemento primário, tendo o mesmo sinal de saída (pneumático ou eletrônico) cujo valor varia apenas em função da variável do processo.

Transdutor - Instrumento que recebe informações na forma de uma ou mais quantidades físicas, modifica caso se necessário as informações e fornece um sinal de saída resultante. Dependendo da aplicação, o transdutor pode ser um elemento primário, um transmissor ou outro dispositivo. O conversor é um tipo de transdutor que trabalha apenas com sinais de entrada e saída padronizados.

Elemento Final de Controle - Instrumento que modifica diretamente o valor da variável manipulada de uma malha de controle.

O próximo assunto será sobre as Classes dos Instrumentos.

Qualquer duvida ou sugestão estou a disposição!!!

Partida de Motores Trifásicos com Inversores de Frequência

Partida de Motores Trifásicos com Inversores de Frequência

Inversores de Frequência - são dispositivos elétricos que convertem a potência da rede alternada cossenoidal, em potência contínua e finalmente convertem esta última, em uma tensão "alternada" de amplitude e período variáveis. A denominação Inversor ou Conversor é bastante controversa, sendo que alguns fabricantes utilizam Inversor e outros Conversor. Inerentemente ao projeto básico de um Conversor de Frequência, teremos na entrada o bloco retificador, o circuito intermediário composto de um banco de capacitores eletrolíticos e circuitos de filtragem de alta frequência e finalmente o bloco inversor, ou seja, o inversor na verdade é um bloco composto de transistores IGBT, dentro do conversor.

 Na indústria entretanto, ambos os termos são imediatamente reconhecidos, fazendo alusão ao equipamento eletrônico de potência que controla a velocidade ou torque de motores elétricos. Eles são usados em motores elétricos de indução trifásicos para substituir os rústicos sistemas de variação de velocidades mecânicos, tais como polias e variadores hidráulicos, bem como os custosos motores de corrente contínua pelo conjunto motor assíncrono e inversor, mais barato, de manutenção mais simples e reposição rápida. Os conversores de frequência costumam também atuar como dispositivos de proteção para os mais variados problemas de rede elétrica que se pode ocorrer, como desbalanceamento entre fases, sobrecarga, queda de tensão, etc.

A grande vantagem de um inversor de frequência é que além de partir um motor elétrico de forma suave, podemos controlar sua velocidade depois que o mesmo estiver partido, podendo assim variar a velocidade para mais rápido ou mais lento possibilitando uma alteração em um processo como por exemplo. a sucção de um exaustor de uma caldeira, o recalque de uma bomba dentre outros.

Simplificando, o inversor de frequência nada mais é que um dispositivo que transforma tensão elétrica alternada em tensão continua, e conforme a programação dos parâmetros do inversor, fornece uma tensão "alternada", com altas variações de frequência que possibilitam assim o controle de velocidade de um motor elétrico. Exemplo: Tensão de rede 380VCA 60HZ motor funciona com 3500 RPM, com um inversor de frequência podemos fazer esse mesmo motor funcionar com 2000 RPM e com tensão de 380VCA, pois o inversor altera a quantidade de ciclos por segundo da senóide de forma a modificar sua velocidade.

Benefícios:

- A mais alta tecnologia em termos de acionamentos de motores elétricos com controle de velocidade e funcionamento.

- Inúmeras funções de controle de rendimento, torque, velocidade e qualidade de acionamento e eficiência energética.

- Custo barato em vista dos motores de corrente continua que fazem a mesma função. 

- Fácil programação e instalação.

Malefícios:

- O ambiente em que o mesmo é instalado deve ter boa ventilação e limpeza pois esses itens são importantissimos para o bom funcionamento e durabilidade do equipamento, a maioria dos inversores tem um limite máximo de 40ºC.

- Causa muitos ruídos harmônicos na rede elétrica devido a conversão AC/CC e CC/AC.

- Aciona e controla só um motor por vez.

Circuito de força da Partida com Inversor de Frequência

 

Esse é um exemplo mais comum de ligação de um inversor de frequência em um motor elétrico assíncrono.

Como o circuito de comando de acionamento do inversor varia de fabricante para fabricante o mesmo não será exposto. Porem qualquer duvida nesse tipo de acionamento, estou a disposição.

Qualquer duvida ou sugestão estou a disposição!!!

Partida de Motores Elétricos com Soft-Starter

Partida de Motores Trifásicos com Soft-Starter

Soft-Starter é um dispositivo eletrônico composto de pontes de tiristores acionadas por uma placa eletrônica, a fim de controlar a tensão de partida de motores elétricos de corrente alternada trifásicos. Seu uso é comum em bombas centrífugas, ventiladores e motores de elevada potência cuja aplicação não exija a variação de velocidade.

A soft-starter controla a tensão sobre o motor através do circuito de potência , constituído por seis SCRs, variando o ângulo de disparo dos mesmos e consequentemente variando a tensão eficaz aplicada ao motor. Assim, pode-se controlar a corrente de partida do motor, proporcionando uma "partida suave", e não provoca quedas de tensão elétrica bruscas na rede de alimentação, como ocorre em partidas diretas.

As chaves soft-starters, operam com a técnica chamada by-pass, na qual, no final do intervalo de rampa de partida, quando o motor esta recebendo da soft-starter a plena tensão da rede, um contator, cujos contatos NA trabalham em paralelo com o conjunto de tiristores de cada fase é acionado, assumindo este a condução da corrente nominal do motor. A corrente do motor deixa então de fluir pelos tiristores, passando a fluir pelo contator, permitindo que os tiristores fiquem em repouso, evitando danos por sobre aquecimento aos mesmos. Minimizando as perdas de potência e a dissipação de calor nos tiristores, proporcionando redução de espaço e contribuindo para economia de energia.

Benefícios:

- Grande redução da corrente de partida dos motores,

- Ocupa pouco espaço no Painel ,

- Reduz consideravelmente o consumo de energia elétrica,

- Reduz a queda de tensão da rede e diminui "trancos" do motor,

- Facilidade de instalação e programação,

- Custo e manutenção menores que uma compensadora,

- Dispositivos de proteção acoplados ao equipamento, falta de fase, sobrecarga dentre outros

Malefícios:

- Limite de partidas em determinado tempo (consultar o fabricante),

Circuito de força da Partida com dispositivo Soft-Starter (Partida suave)

Esse modelo de ligação do circuito de força, é o mais utilizado na industria.

  

* OBS: O circuito de comando não será exposto porque varia de fabricante e modelo do dispositivo.













Qualquer duvida ou sugestão estou a disposição!!!

Partida Compensadora

Partida Compensadora

A partida compensadora consiste em "enganar o motor elétrico", é isso mesmo enganar o motor. Funciona da seguinte forma, ex:
 - Nossa linha de alimentação é de 380Vca, e temos um motor que funciona em 380Vca a, nesse caso realizaremos o seguinte; iremos preparar o motor para funcionar em 380Vca mas alimentaremos o mesmo com 60% da tensão utilizando um autotrafo "enganando o motor", após vencida a inércia, ligaremos na tensão de alimentação que é de 380Vca. Assim o motor parte com eficiência e conseguimos reduzir muito a corrente de partida.

Vantagens da Partida Compensadora

• Pode ser utilizado com qualquer motor trifásico;
• Necessita apenas de 3 fios no motor;
• O motor permanece sempre energizado, mesmo no intervalo de troca dos contatores;
• Corrente de partida entre 42% a 100% da nominal;
• Partida com carga.

Desvantagens da Partida Compensadora

• Custo mais caro;
• Ocupa maior espaço;
• Baixo número de manobras consecutivas devido ao autotrafo.

Exemplo de Circuito de força para Partida Compensadora

Exemplo de Circuito de Comando para Partida Compensadora

Qualquer duvida ou sugestão estou a disposição!!!

Partida Direta com Reversão

Partida Direta com Reversão

Consiste em aplicar ao motor elétrico 100% da tensão necessária para que o mesmo funcione com potência total, esse tipo de partida fornece ao operador a opção de realizar a inversão de rotação do motor quando desejado.

- Benefícios

- Pode-se partir o motor com carga. ( Desde que seja respeitado seu torque e Fator de Serviço);

- Facilidade na execução do circuito de partida e de comando;

- Baixo custo de componentes para executar o acionamento;

- Simples funcionamento e baixa manutenção;
- Alto torque na ponta do eixo ou seja potência máxima;
- Possibilidade de executar a inversão de rotação do motor quando necessário;

- Malefícios

- Alta corrente de partida no momento do acionamento podendo ser de 5 a 9 vezes da corrente nominal;

- Existem limitações a potência dos motores a serem realizadas as partidas diretas, (ex. É recomendado que não sejam acionados em partida direta motores com potência acima de 10 cavalo vapor, pois ocasionam uma grande queda de tensão do circuito na partida), de preferência partir esses motores com baixa carga ou em vazio.
- Dispositivos de acionamento (contatores, disjuntores), mais robustos
- Com motores com alta carga e alta potência é orientado que a reversão de um sentido para o outro tenha um intervalo, para diminuir o "coice" da inversão do motor.

Partida Direta com Reversão Circuito de Força

- Funcionamento do circuito de Força

O DJ - Disjuntor de Força, tem a função de proteger o circuito e o motor contra curto-circuito, o contator K1 tem a função de quando acionado fazer com que o motor funcione no sentido horário, o contator K2 tem a função de quando acionado fazer com que o motor funcione no sentido anti-horário, o RT - Relé Térmico tem a função de proteger o circuito e o motor contra sobrecargas, o Motor Trifásico tem a função de transformar energia elétrica em energia mecânica.

- Funcionamento do circuito de Comando
Quando S1 pressionado K1 é acionado, impulsionado o motor a funcionar, no sentido horário, quando S2 pressionado, K1 desliga e K2 funciona impulsionando o motor a funcionar no sentido anti-horário.


Qualquer duvida ou sugestão estou a disposição!!!

Partida Estrela-Triângulo

Partida Estrela-Triângulo

Esse tipo de partida necessita que o motor elétrico seja de 6 ou 12 pontas, e que a tensão menor ou tensão do seu circuito elétrico seja 220/380/440. A partida do motor elétrico é realizada de forma que o mesmo seja "enganado" ou seja, o motor é preparado para funcionar na tensão maior. ex. tensão de ligação do motor 380/660, a tensão maior é 660 e a menor é 380.

Desta forma o motor é preparado para funcionar em 660 volts, mas a tensão aplicada é 380 volts, essa manobra permite que a corrente de partida do motor seja reduzida em até 60%, após o motor ter partido utiliza-se um temporizador, que tem a função de contar o tempo de partida, aproximadamente 6 segundos, após esse tempo o motor é fechado em 380 pelo próprio circuito de comando e de força, e quando a tensão é aplicada o mesmo já está em movimento e com isso não acontece um alto pico de corrente de partida. Esse tipo de partida oferece seus benefícios e seus malefícios são eles:

- Benefícios

- Redução da corrente de partida em até 60%;
- Os componentes utilizados para executar o acionamento são de baixo custo;
- Facilidade na execução dos circuitos de acionamento;
- Possibilidade de acionar motores de alta potência sem dispositivos eletrônicos;

- Malefícios

- O motor deve ser partido em vazio ou seja sem carga;
- Baixo conjugado na ponta do eixo;
- Utiliza mais cabos vindos do motor que uma partida direta.

Exemplo de Partida Estrela-Triângulo Circuito de Força

- Funcionamento do circuito de força

Os fusíveis F1, F2 e F3 tem a função de proteger o circuito e a carga(motor) contra curto-circuitos, o contator K1 tem a função de realizar a alimentação elétrica das pontas 1, 2 e 3 do motor, o contator K2 tem a função de realizar o fechamento "estrela" ou seja fechar as pontas 4 , 5 e 6 de forma que o motar seja preparado para funcionar em 660vca, o contator K3 tem a função de realizar o fechamento "triângulo" ou seja fechar o motor para funcionar em 380vca, alimentando as pontas 4, 5 e 6.

Exemplo de Partida Estrela-Triângulo Circuito de Comando

Everson Gustavo

- Funcionamento do circuito de comando

O fusível F1 tem a função de proteger o circuito contra um possível curto-circuito, o contato (NF) de RT tem a função de desligar o circuito se a carga(motor) estiver com sobrecarga, a botoeira B0 tem a função de desligar o circuito quando necessário, a botoeira B1 tem a função de ligar o motor quando necessário, a bobina do contator K1 tem a função de acionar o contator na partida do motor, o contato (NA) de K1 tem a função de selar o contator quando a botoeira B1 é acionada, a bobina de RT- Relé Temporizador, quando energizada tem a função de acionar o tempo de comutação de seus contatos, a bobina de K2 quando acionada tem a função de acionar o contator no momento da partida do motor em "estrela", o contato (NF) de RT tem a função de desligar o contator K2 quando é concluida a contagem do tempo, o contato (NF) de K3 é utilizado como inter-travamento entre os contatores K2 e K3, o contato (NA) de RT tem a função de acionar o contator K3 após a contagem do tempo, o contato (NA) de K3 tem a função de selar o mesmo após o mesmo ser acionado, o contato (NF) de K2 tem a função de inter-travamento entre K3 e K2, e por fim a bobina do contator K3 tem a função de acionar o mesmo quando energizado no momento em que o motor funciona com o fechamento "triângulo".

Qualquer duvida ou sugestão estou a disposição!!!