Trabalho de Instrumentação e Controle

Apresentação em tema: "Trabalho de Instrumentação e Controle"— Transcrição da apresentação:

1 Trabalho de Instrumentação e Controle
Tema: Bancadas 02 e 03 Grupo: Kleber Barros Marcos Giovanni Paulo Antônio Rodolfo Carlos Wander Oliveira Tiago Vitorino Turma: 8° período/ Engenharia Elétrica Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

2 O que é uma bancada e para que serve ?
A bancada de testes é uma plataforma que contém diversos equipamentos elétricos, eletrônicos e mecânicos associados à ela, para a possibilidade de realização de vários tipos de testes. Seu principal objetivo, é realizar o estudo e/ ou o comportamento de um determinado equipamento, assim como também, similar diferentes esquemas de ligações. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

3 Sistemas de automação “A Automação é um conceito e um conjunto de técnicas por meio das quais se constroem sistemas ativos capazes de atuar com eficiência ótima pelo uso de informações recebidas do meio sobre o qual atuam”. Está presente nas atividades humanas, nos processos industriais, com o mesmo objetivo básico, que é facilitar os processos produtivos, permitindo produzir bens com : • menor custo; • maior quantidade; • menor tempo; • maior qualidade. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

4 Componentes básicos da automação
Sistemas automatizados são, algumas vezes, extremamente complexos, porém, ao observar suas partes nota-se que seus subsistemas possuem características comuns e de simples entendimento. Assim, formalmente, um sistema automatizado possui os seguintes componentes básicos. • sensoriamento; • comparação e controle; • atuação. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

5 Exemplo de Controle e Automação
Um aquário e a temperatura de sua água. Num aquário deve-se manter a água em torno da temperatura ambiente (25°C). Não é necessário ser muito rigoroso sendo que a temperatura pode variar de 23 a 28°C. Nota-se que a temperatura da água pode variar e deve ser ajustada de acordo com a necessidade. Considere o esquema a seguir: Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

6 Exemplo de Controle e Automação
O processo (aquário), que requer o controle da temperatura. - O sensor de temperatura, constituído pelo termômetro de mercúrio; - O controlador, estabelecido pelo acoplamento de um sistema mecânico de ajuste ao termômetro. Este sistema mecânico movimenta um contato metálico ao longo do corpo do termômetro. Ele permite ao controlador, fazer uma comparação com um valor pré-ajustado (ponto de ajuste) e tomar a decisão de ligar ou desligar o atuador (resistência), mantendo a temperatura dentro de um limite considerado aceitável. - O distúrbio é representado pelas condições externas que podem influenciar na temperatura da água. A temperatura do ambiente externo influencia diretamente no controle, determinando uma condição diferente de atuação no processo. - O atuador formado pelo relé elétrico e a resistência. Quando o deslocamento do mercúrio alcança o ponto de ajuste, um contato elétrico é fechado, sendo ele ligado ao relé que, usando a alimentação da rede, desliga a resistência responsável pelo aquecimento da água. Então, em forma de diagrama, nesse sistema temos: Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

7 Exemplo de Controle e Automação
Observa-se que existe uma influência da ação de aquecimento da água no valor medido pelo sensor de temperatura. Este ciclo fechado é chamado de malha fechada de controle, ou sistema de realimentação, no qual a saída do sistema influencia diretamente na situação de sua entrada. Em alguns processos, não existe a realimentação, isto é, a ação do atuador comandada pelo controlador não é observada por um sensor que realimenta o sistema. Um exemplo típico é o de uma máquina de lavar roupa, que por não possuir um sensor de roupa limpa, funciona em um ciclo aberto de controle, chamado de malha aberta. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

8 Modelo diagrama (partida direta)
Diagrama de carga Diagrama de comando (no caso, com “selagem” em K1) Diagrama unifilar Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

9 Sinalização de segurança
Toda sinalização tem como finalidade passar uma mensagem, de forma padronizada, de modo a advertir, orientar ou informar sobre um determinado assunto. A NR10 determina que em toda “[...] instalação e serviço em eletricidade deve ser adotada sinalização adequada de segurança [...]” e refere-se a NR26 - sinalização de segurança, como padrão normativo a ser seguido. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

10 Sinalização de segurança
Podemos dividir as sinalizações em: • Identificadoras: tem por finalidade avisar, informar e indicar um risco; • Orientadoras: tem por finalidade passar informações de forma clara quanto ao manuseio de qualquer equipamento elétrico; • Advertência: tem por finalidade proibir e impedir que uma ação seja executada. Ex.: instruções de bloqueio de fontes de energia elétrica. Cada sinalização tem sua aplicação e situação específica, dependendo dos serviços, instalações e riscos elétricos envolvidos. Pode ser feita através de sistemas visuais, sonoros ou luminosos, identificando equipamentos, delimitando áreas, identificando riscos e associando frases, símbolos e desenhos sempre com o objetivo de prevenção de acidentes. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

11 Modelos de sinalização
Sinalização visual (iluminação) Exemplos de placas de sinalização de riscos Painél elétrico com diversas sinalizações Sinalização visual (leitura) Sinalizador sonoro Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

12 Botoeiras de emergência
Tem como função, interromper o circuito de comando (e consequentemente, desligamento da planta), através de seu acionamento manual pelo usuário. Usualmente, é o primeiro componente à ser instalado após o disjuntor de alimentação, vindo à interromper todo o circuito posterior à ela. É possível realizar seu desarme manualmente no painél. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

13 Disjuntores Um disjuntor é um dispositivo eletromecânico, que funciona como um interruptor automático, destinado a proteger uma determinada instalação elétrica contra possíveis danos causados por curto-circuito e sobrecargas elétricas. A sua função básica é a de detectar picos de corrente que ultrapassem o adequado para o circuito, interrompendo-a imediatamente antes que os seus efeitos térmicos e mecânicos possam causar danos à instalação elétrica protegida. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

14 Disjuntores termomagnéticos
É muito utilizado em instalações elétricas residenciais e comerciais o disjuntor magnetotérmico ou termomagnético. Esse tipo de disjuntor possui três funções: - Manobra (abertura ou fecho voluntário do circuito) - Proteção contra curto-circuito - Essa função é desempenhada por um atuador magnético (solenóide), que efetua a abertura do disjuntor com o aumento instantâneo da corrente elétrica no circuito protegido - Proteção contra sobrecarga - É realizada através de um atuador bimetálico, que é sensível ao calor e provoca a abertura quando a corrente elétrica permanece, por um determinado período, acima da corrente nominal do disjuntor. As características de disparo do disjuntor são fornecidas pelos fabricantes através de duas informações principais: corrente nominal e curva de disparo. Outras características são importantes para o dimensionamento, tais como: tensão nominal, corrente máxima de interrupção do disjuntor e número de pólos (unipolar, bipolar ou tripolar). Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

15 Disjuntor Diferencial Residual (DR)
É um dispositivo de seccionamento mecânico destinado a provocar a abertura dos próprios contatos quando ocorrer uma corrente de fuga à terra. O circuito protegido por este dispositivo necessita ainda de uma proteção contra sobrecarga e curto circuito que pode ser realizada por disjuntor ou fusível, devidamente coordenado com o Dispositivo DR. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

16 Disjuntores-motores Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

17 Características Os disjuntores-motores têm como principal característica ser uma solução compacta para a proteção do circuito elétrico (limitador de corrente) e manobra e proteção do motor. Além disso, possuem alta capacidade de interrupção, permitindo sua utilização mesmo em instalações com elevado nível de corrente de curto-circuito. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

18 Possuem alta capacidade de interrupção, permitindo sua utilização mesmo em instalações com elevado nível de corrente de curto-circuito. Asseguram total proteção ao circuito elétrico e ao motor através de seus disparadores térmico (ajustável para proteção contra sobrecargas e dotado de mecanismo diferencial com sensibilidade à falta de fase) e magnético (calibrado para proteção contra curtos-circuitos). Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

19 Tipos de Disparadores Magnético - Através do disparador magnético, os MPW´s oferecem proteção contra curto-circuito da instalação e do motor, com disparo fixo em 13 vezes a máxima corrente da faixa de ajuste do disjuntor- motor. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

20 Funções básicas Seccionamento: Sua função é isolar da rede os condutores ativos quando o motor está desligado e protege quando há queima de fases do motor; Proteção contra curto-circuitos: Essa função detém e interrompe, o mais rápido possível, correntes elevadas de curto-circuitos para impedir a deterioração da instalação; CES – CL Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio

21 Funções básicas Proteção contra Sobrecargas: tem como função deter correntes de sobrecarga e interromper a partida, antes que a temperatura do motor e dos condutores fique muito elevada e deteriore os isolantes; Comutação: sua função é ligar e desligar o motor, podendo ser manual, automático ou à distância. Possuem versões com acionamento através de botões ou por acionamento rotativo e indicação de disparo (Trip), permitindo ao operador a visualização do estado do disjuntor. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

22 Aplicações As principais aplicações para disjuntor motor são ferramentas para máquinas de pequeno porte, bombas, compressores, etc..., Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

23 Contator de Força CES – CL
Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio

24 O que é um contator de força ?
O contator de força é um dispositivo desenvolvido para manobrar os circuitos de força, cargas resistivas ou indutivas, projetados para suportar uma quantidade de manobras mecânicas e elétricas conforme especificação. CES – CL Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio

25 Construção e funcionamento
É constituído de uma bobina que quando alimentada cria um campo magnético no núcleo fixo que por sua vez atrai o núcleo móvel que fecha o circuito. Cessando a alimentação da bobina, desaparece o campo magnético, provocando o retorno do núcleo através de molas, conforme a figura a seguir. CES – CL Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio

26 Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio
CES – CL

27 Aplicações Acionamento de cargas resistiva, indutivas;
Ex: Partida direta de motores, chave estrela – triângulo, partida com reversão. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

28 Vantagens Comando à distância Elevado número de manobras
Grande vida útil mecânica Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

29 Contator Auxiliar Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

30 O que é um contator auxiliar ?
O contator auxiliar é um dispositivo desenvolvido para manobrar os circuitos de comando, intertravamento e sinalização. Não devendo ser utilizados para manobrar cargas em substituição aos contatores de força. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

31 Construção e funcionamento
O contator auxiliar possui o mesmo funcionamento e construção do contator de força, porem só é utilizado em circuitos de comando e sinalização possuindo apenas contatos auxiliares. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

32 Contatos auxiliares - Os números de função 1,2 são próprios de contatos Normalmente Fechados (NF) - 3,4 próprios de contatos normalmente abertos (NA). Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

33 Relés de Sobrecarga Também conhecido como relé térmico é um dispositivo de proteção de sobrecarga elétrica aplicado a motores elétricos. Este dispositivo de proteção visa evitar o sobre-aquecimento dos enrolamentos do motor quando ocorre uma circulação de corrente acima da tolerada nos seus enrolamentos. Este aquecimento é prejudicial ao motor, uma vez que acarreta a redução da vida útil do mesmo, por desgastar a isolação dos enrolamentos modificando sua rigidez elétrica. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

34 Princípio de funcionamento - Relé de Sobrecarga
Também chamado de relé de sobrecarga, ou mesmo de relé bimetálico, sua função é atuar desligando o motor antes que o limite de deterioração seja atingido. O relé térmico é uma réplica do motor, pois é criado com base em um modelo térmico do mesmo. Sua fabricação se dá, a partir da laminação de dois metais de coeficientes de dilatação diferentes unindo-os por meio de um enrolamento por onde passa a corrente que vai para o motor. Recomenda-se a instalação de um relé térmico para cada fase do motor, pois a instalação em uma ou duas fases, no caso do motor trifásico, pode não ser o bastante para proteger o mesmo. Como o enrolamento do relé térmico é ligado em série com a fase, caso haja aquecimento, o par bimetálico se deforma, promovendo uma curvatura devido à diferença de dilatação entre os metais, o que leva a liberação do dispositivo de trava (contido num invólucro isolante de alta resistência térmica) abrindo os contatos do relé e a consequente abertura do circuito do motor. A temperatura ambiente também pode provocar a dilatação das lâminas bimetálicas, caso seja superior ao limite de ajuste, situação passível de ocorrer em quadros de distribuição por exemplo. Para evitar tal fato, altera-se a conformação das lâminas bimetálicas ou utiliza-se uma lâmina bimetálica auxiliar influenciada apenas pela temperatura ambiente Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

35 Relé sobrecarga inserido no comando
Relé de Sobrecarga Relé sobrecarga inserido no comando Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

36 Relés Temporizadores O relé temporizado é útil para provocar uma ação atrasada por um breve período após uma outra ação, em casos onde o período de tempo é critico. Os relés temporizados ou relés de atraso de tempo podem ser classificados em relé de on-delay ou de off-delay. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

37 Relés Temporizadores On-Delay: Quando a bobina de um relé temporizado on-delay é energizada, os contatos mudam os estados depois de um determinado atraso. Por exemplo, o timer foi ajustado para 10 segundos e o contato é NA. Quando a bobina é energizada no relé on-delay, o contato continua aberto durante 10 segundos e depois fecha. Quando a bobina for desligada, o contato volta imediatamente para a posição NA. Off-Delay: A operação do timer off-delay é oposta a do timer on- delay. Para o exemplo do timer ajustado para 10 segundos e para o contato NA, quando a bobina do relé off-delay for energizada, o contato imediatamente muda para fechado. Quando a bobina for desenergizada, porém, o contato permane cefechado por 10 segundos e depois abre. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

38 Relés Temporizadores Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

39 INVERSOR WEG CFW-07 Dispositivo eletrônico que converte a tensão da rede alternada senoidal, em tensão contínua e finalmente converte esta última, em uma tensão de amplitude e frequência variáveis. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

40 FUNÇÃO DO INVERSOR Eles são usados para controlar a partida, rotação e torque de motores elétricos de indução trifásicos. Além disso, substituem 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 profusa. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

41 VANTAGENS - Baixo custo para o controle da velocidade de motores de indução bifásico ou trifásicos - Economia e melhor aproveitamento da energia - Melhor qualidade do sistema a ser controlado com substituição de variadores mecânicos e eletromagnéticos. - Reduzido custo de projeto, instalação e manutenção. - Reduz esforços mecânicos, pois permite que motores sejam acionados suavemente, sem trancos. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

42 DESVANTAGENS - A principal desvantagem de um inversor de freqüência é o alto custo de aquisição do mesmo. - Outra desvantagem é que produz campos harmônicos no sistema afetando a qualidade de energia. - Pode causar interferências eletromagnéticas indesejáveis em outros equipamentos. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

43 ESQUEMA DE LIGAÇÃO Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

44 PRINCIPAIS PARÂMETROS
Parâmetro P009: Liberação de alteração de parâmetros. Parâmetro P084: Tensão nominal do motor. Serve para informarmos ao inversor qual é a tensão nominal em que o motor irá operar. Parâmetro P083: Corrente nominal do motor. Esse parâmetro determina o valor de corrente que será utilizado nos cálculos que serão feitos pelo inversor, como por exemplo para protegê-lo de sobrecargas. Parâmetro P003: Freqüência mínima de saída. Esse parâmetro determina a velocidade mínima do motor. Pode variar de 0,0Hz a 650Hz, porém deve ser sempre menor que a freqüência máxima. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

45 PRINCIPAIS PARÂMETROS
Parâmetro P013: Freqüência máxima de saída . Esse parâmetro determina a velocidade máxima do motor. Pode variar de 0,0Hz a 650Hz, porém deve ser sempre maior que a freqüência mínima. Parâmetro P031: Freqüência de JOG. JOG (impulso) é um recurso que faz o motor girar com velocidade bem baixa. Isso facilita o posicionamento de peças antes da máquina funcionar em seu regime normal. Parâmetro P002: Tempo de partida (rampa de aceleração). Esse parâmetro indica em quanto tempo deseja-se que o motor chegue a velocidade programada, estando ele parado. Pode variar de 0 a 650segundos. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL

46 PRINCIPAIS PARÂMETROS
Parâmetro P006: Tipo de referência de entrada. - Ajuste = 0 a entrada significativa é digital. - Ajuste = 1 a entrada significativa é analógica. - Ajuste = 2 a velocidade é fixada dependendo da programação das entradas binárias (P051a P055). Esse parâmetro diz ao inversor como vamos controlar a velocidade do motor. Caso esteja em 1 , a velocidade dele será proporcional a tensão analógica de entrada. A entrada digital será ignorada. Caso o parâmetro esteja em 0, a velocidade será controlada por um sinal digital (na entrada digital), e o sinal analógico não mais influenciará. Disciplina: Instrumentação e Controle/ Prof: José Antônio CES – CL