Engenharia Elétrica – 2011/1 Instituto Federal do Espírito Santo

Engenharia Elétrica – 2011/1 Instituto Federal do Espírito Santo
Supervisão e Controle de Processos Engenharia Elétrica – 2011/1 Instituto Federal do Espírito Santo Prof. Luis Eduardo 1

Supervisão e Controle de Processos
INTRODUÇÃO Em todas as instalações industriais, as diversas operações de partida, parada, regulagem, controle e outras vinculadas à produção, são iniciadas por comandos locais ou remotos, através do processamento de grandezas elétricas. A continuidade da produção, assim como, a qualidade deste processo também são definidas por meio do processamento de grandezas elétricas. 2

Assim sendo, nesta disciplina estudaremos: técnicas, componentes, equipamentos, e máquinas elétricas que permitam a supervisão e o controle de processos industriais. O objetivo da supervisão e controle é otimizar a produção industrial de modo a permitir incrementos contínuos na obtenção de qualidade e redução de custo para os processos alvos.

UNIT I - CONCEPTS OF INDUSTRIAL ELECTRICAL COMMANDS
5

Processamento de Energia Elétrica
Supervisão e Controle de Processos Estratégico Processamento de Energia Elétrica

Risco 7

Impacto Ambiental 8

Avanço Tecnológico 9

Espessador: Retira excesso de H2O deixando polpa densa. Hidrociclone: Classifica partículas. Homogeneizador: Adição de carvão, reduz combustível na queima. Disco de pelotas: Forma as pelotas. Forno: Queima da pelota de 1350° a 150°C Peneira: Retira o fino. Aglomerados: Cal, betonita e calcário.

Pelotização VALE Transporte de carga; Controle de velocidade e torque; Processo hidráulico; Reação química; Processo térmico; Controle de qualidade: granulometria, abrasão, compressão e teor de ferro.

4.160 V / 2,5 MW Rotor bobinado e partida com reostato líquido. 3 m diâmetro e 12 m comprimento 100 ton.

Dispositivos de Comando Manual Soco Giratória Uso restrito

Função das cores em botões de comando Cores Ordem de Comando Vermelho Parar, desligar, emergência Verde ou Preto Partida, ligar Amarelo Partida em condições especiais Branco ou Azul Claro Outras funções

Especificações de Botões para Painel

Botoeira para Ponte Rolante - Portátil

Sinalizadores

Condição de operação em função das cores dos sinalizadores Cores Condição de Operação Vermelho Condição anormal Amarelo Atenção ou cuidado Verde Pronto para operar Branco (incolor) Circuitos sob tensão Azul Outras funções

Supervisão e Controle de Process
Especificação de Sinalizadores

Especificações Técnicas da Sirene

Sirene com Especificação de Dimensões

Interruptores Fim-de-Curso

Proteção Elétrica – Fusíveis Diazed In = 2 a 100 (A) Cap. Interrupção Até 20 (A) – 100 (kA) 25 a 65 (A) – 75 (kA) 80 a 100 (A) – 50 (KA) NBR 11844

Sistemas e Controle de Processos
Proteção Elétrica – Fusíveis Neozed In = 2 a 63 (A) Cap. de interrupção 50 (kA) em 400 VCA

Proteção Elétrica – Fusíveis NH In = 6 a 125 (A) Cap. Interrupção 120 (kA) em até 690 (V) CA

Proteção Elétrica – Fusíveis SITOR Ultra rápidos, para proteção de dispositivos semicondutores. In = 16 a 900 (A) V = 690 a 2500 (V) CA, 440 a 600 (V) DC. Normas IEC 269 e DIN 43653

Proteção Elétrica – Fusíveis Cilindricos In = 1 a 100 (A) V = até 500 (V) CA.

Proteção Elétrica e Comando - Disjuntores Proteção contra curto-circuito e sobrecargas, com a possibilidade de rearme, ou seja, opera também como chave de comando.

Especificação de Disjuntores NBR NM 60898: Disjuntores especialmente projetados para serem manipulados por usuários leigos, ou seja, para uso por pessoas não qualificadas e para não sofrerem manutenção (instalações residenciais). NBR IEC : Disjuntores para serem manipulados por pessoas qualificadas, ou seja, com formação técnica e para sofrerem ajustes e manutenção (instalações industriais).

Especificação de Disjuntores Características Gerais Mecanismo de interrupção Corrente nominal; Tensão nominal; Frequência nominal; Quantidade de pólos; Capacidade de interrupção; Curva característica. Disjuntor a seco; Disjuntor a óleo (GVO e PVO); Disjuntor a ar-comprimido; Disjunto a vácuo; Disjuntor a hexafluoreto de enxofre.

Tipo do disjuntor Características principais Seco Termomagnético, residencial. Óleo Método pioneiro de extinção com óleo mineral. PVO para até 138 kV e GVO até 230 kV. NBR 5459/1987 Ar-comprimido Rapidez de operação, alto custo de geração do ar e manutenção. Vácuo Sem gases e líquidos aumenta segurança, longa vida útil, relação ruptura/volume grande, religamentos automáticos e múltiplos. SF6 Gás inerte até 5000°C, aplicados a alta tensão.

Especificações presentes no próprio disjuntor

Curva característica de disjuntor a seco

Disjuntor a óleo

Disjuntor a ar-comprimido

Disjuntor a vácuo Vácuo Terminal

Disjuntor de SF6

Proteção Elétrica – Relés de Sobrecarga

Relé de Sobrecarga Dispositivo de proteção normalmente utilizado para proteção de motores em situação de sobre-elevação da corrente consumida fora de condições nominais de operação, o que pode ser causado por falta de fase, problemas mecânicos da instalação (alinhamento, balanceamento) ou problemas mecânicos do próprio motor (rolamentos). IEC 60947 Relés de sobrecarga bimetálicos; Relés de sobrecarga eletrônicos.

Curva típica de relés de sobrecarga, a frio e a quente.

Curva típica de relés considerando as classes

Tabela comparativa de atuação de relés de sobrecarga

Curva típica de fusível x relé de sobrecarga

Contatores Dispositivo de comando eletromagnético para manobrar cargas elétricas; Composto de contatos de potência, contatos auxiliares (NA e NF), sistema de acionamento (bobina CC ou CA), câmara e acessórios (filtros e supressores); Especificado pelo tipo da carga, corrente nominal ou potência, tensão e frequência de alimentação da carga, tensão de alimentação da bobina, quantidade de contatos auxiliares e frequência de operação.

Chave Estrela Delta Blindada
Supervisão e Controle de Processos Chave Estrela Delta Blindada 59

Motores de Indução em C.A. Diversos tipos para diversas aplicações

EXCITAÇÃO INDEPENDENTE
Supervisão e Controle de Processos MOTOR C.A. MONOFÁSICO UNIVERSAL TRIFÁSICO ASSÍNCRONO SÍNCRONO GAIOLA DE ESQUILO ROTOR BOBINADO SPLIT - PHASE CAP. PARTIDA CAP. PERMANENTE CAP. 2 VALORES PÓLOS SOMBREADOS REPULSÃO RELUTÂNCIA HISTERESE DE GAIOLA DE ANÉIS IMÃ PERMANENTE PÓLOS SALIENTES PÓLOS LISOS MOTOR C.C. EXCITAÇÃO SÉRIE EXCITAÇÃO INDEPENDENTE EXCITAÇÃO COMPOUND

APLICAÇÃO – Bomba Centrífuga
Supervisão e Controle de Processos APLICAÇÃO – Bomba Centrífuga

Ventilação Industrial

Compressor de ar

Esteira rolante

Máquina de tração para elevadores

VN = 220 V / 380 V Conexão em (Y) Conexão Delta () 380V V

Motor com 12 terminais 220 V (  p) 380 V (Y Y p) 440 V (  s) 760 V (Y Y s) 71

Esquema de ligação do enrolamento Conexão Delta () Conexão em (Y) 220 V V

Esquema de ligação do enrolamento
Supervisão e Controle de Processos Esquema de ligação do enrolamento Conexão Delta ( série) Conexão em (Y série) 440V V

Contato auxiliar Bobina Contatos principais Contator 74

75

76

77

78

Fluxo de corrente no contator
Supervisão e Controle de Processos Fluxo de corrente no contator 79

Acessórios do contator
Supervisão e Controle de Processos Acessórios do contator 80

81

Contatos principais 82

Contatos Auxiliares 83

DIAGRAMA ELÉTRICO UNIFILAR
Supervisão e Controle de Processos DIAGRAMA ELÉTRICO UNIFILAR 85

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Diagrama de Montagem 87

Gaveta de CCM-Centro de Controle de Motores

Coluna de CCM -

Esquema de Ligação Motor com 2 terminais: “Chave Centífuga” Não permite inversão de rotação. (Partida capacitiva) 90

Motor com 6 terminais Opera com duas tensões Permite inversão de rotação 91

Relé temporizado Pneumático - TON - OU TOFF 92

RELÉ TEMPORIZADO NA POSIÇÃO DE REPOUSO -TON
Supervisão e Controle de Processos RELÉ TEMPORIZADO NA POSIÇÃO DE REPOUSO -TON 93

RELÉ TEMPORIZADO TON EM TEMPORIZAÇÃO
Supervisão e Controle de Processos RELÉ TEMPORIZADO TON EM TEMPORIZAÇÃO 94

RELÉ TEMPORIZADO TON NA POSIÇÃO LIGADA
Supervisão e Controle de Processos RELÉ TEMPORIZADO TON NA POSIÇÃO LIGADA 95

RELÉ TEMPORIZADO NA POSIÇÃO DESLIGADA COM CONTATOS ACIONADOS TOFF
Supervisão e Controle de Processos RELÉ TEMPORIZADO NA POSIÇÃO DESLIGADA COM CONTATOS ACIONADOS TOFF 96

RELÉ TEMPORIZADO TOFF TEMPORIZANDO
Supervisão e Controle de Processos RELÉ TEMPORIZADO TOFF TEMPORIZANDO 97

Relé Temporizado Eletrônico 98

Relé Temporizado Motorizado 99

MOTORES TRIFÁSICOS DE INDUÇÃO (MÚLTIPLAS VELOCIDADES)
Supervisão e Controle de Processos MOTORES TRIFÁSICOS DE INDUÇÃO (MÚLTIPLAS VELOCIDADES) Os motores de indução trifásicos possuem na placa de identificação o valor de sua velocidade nominal, sendo esta uma função do número de pólos do estator e da frequência da rede. De modo geral, estes motores possuem apenas um valor de velocidade nominal, entretanto, existem motores que podem operar em mais de um valor de velocidade. 100

Nestes motores, a variação de velocidade é realizada através da modificação da quantidade de pólos no enrolamento estatórico. Vamos tratar basicamente de dois tipos de motores: Motor de indução trifásico de duas velocidades com dois enrolamentos. - Motor de indução trifásico de duas velocidades com apenas um enrolamento. 101

MOTOR DE DUAS VELOCIDADES (Enrolamentos Independentes)
Supervisão e Controle de Processos MOTOR DE DUAS VELOCIDADES (Enrolamentos Independentes) 102

CAMPO MAGNÉTICO TETRAPOLAR 103

Campo Magnético Bipolar
Supervisão e Controle de Processos Campo Magnético Bipolar 104

(2/4 polos – ligação Dahlander)
Supervisão e Controle de Processos MOTOR DE INDUÇÃO (2/4 polos – ligação Dahlander) 105

MOTOR TRIFÁSICO DE ROTOR BOBINADO
Supervisão e Controle de Processos MOTOR TRIFÁSICO DE ROTOR BOBINADO 106

Motor Trifásico de Rotor Bobinado
Supervisão e Controle de Processos Motor Trifásico de Rotor Bobinado 107

Curva Característica Torque x Velocidade de um motor de indução trifásico 108

Curva Característica Torque x Velocidade do motor de indução trifásico com reostato de partida. 109

110

Contator de curto-circuitamento do rotor

CHAVE COMPENSADORA (AUTO-TRNSFORMADOR) 112

Partida com auto-trafo 113

114

MOTOR ASSÍNCRONO COM FREIO
Supervisão e Controle de Processos MOTOR ASSÍNCRONO COM FREIO Freio Eletromagnético; Freio por corrente de Foucault; Freio Dinâmico (Injeção de corrente). 1 - Bobina magnética; 2- Mola de tensão; 3- Sapatas de freio; 115

Impressoras industriais Ponte Rolante 116

Freio por corrente de Foucault
Supervisão e Controle de Processos Freio por corrente de Foucault 117

118

Força V  R S T N x a b c a' b' c' a'' b'' c'' 1 2 3 4 5 6 Chave Rotativa 119

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