Categoria — Aparelhagem
O Telerruptor
TELERRUPTOR (electromecânico)
IntroduçãoO teleruptor é um aparelho composto por um circuito de comando (bobina) e um circuito de potência, interligados, funcionando num sistema de báscula, isto é:
1. Quando o circuito de potência se encontra fechado e fazemos a bobina ser percorrida por uma corrente, o circuito de potência é aberto;2. Quando o circuito de potência se encontra aberto e fazemos a bobina ser percorrida por uma corrente, o circuito de potência é fechado;
Representação Esquemática
Funcionamento
Por cada impulso de tensão/corrente entre os terminais A1 e A2 do aparelho (terminais da bobina – circuito de comando), o circuito de potência (entre os terminais 1 e 2 do aparelho) muda de estado (abre se estava fechado e fecha se se encontrava aberto). Com este funcionamento o telerruptor pode ser usado em várias aplicações, como por exemplo: Comutação de Escada (ver adiante) em que se pode realizar o circuito de comando com botões de pressão ligados em paralelo e o circuito de potência alimenta as várias lâmpadas, também elas ligadas em paralelo (ver adiante)
Arranque Directo de Motor, com Contactor (ver adiante) em que o circuito de comando é controlado por botão de pressão e em que o circuito de potência do contactor vai ser comandado depois pelo circuito de potência do telerruptor.
Esquema Interno
Podemos ver aqui o “Mecanismo de abertura e fecho dos contactos” que é um sistema rotativo que, a cada “impulso”/fecho do circuito de comando, roda uma posição. Os únicos dois tipos de posição que este mecanismo possue são aqueles que lhe permitem fechar o circuito de potência se este se encontrar aberto e vice-versa. O modo como este mecanismo actua sobre o circuito de potência é através do movimento dos contactos móveis que abrem e/ou fecha o circuito de potência.
Aplicações
1. Como Comutação de Escada
Sempre que se prime um botão de pressão, o circuito de comando fica fechado (há um caminho entre a fase e neutro para a corrente circular; Essa corrente ao atravessar a bobina do telerruptor (entre os terminais A1 e A2) faz com que esta, ao ser percorrida por essa corrente, crie um campo magnético;
Esse campo magnético vai fazer rodar uma peça mecânica existente no interior do telerruptor (ver esquema interno), colocando-a numa nova posição; Como essa peça tem apenas duas posições, uma que corresponde ao circuito fechado entre os terminais 1 e 2, e outra que corresponde ao circuito aberto entre esses mesmos terminais, concluimos que: Sempre que os circuito entre os terminais 1 e 2 do teleruptor se encontra aberto (e consequentemente as lâmpadas apagadas pois não existe caminho entre a fase e o neutro que passe por elas) e carregamos num dos botões de pressão, fechamos o circuito entre os terminais 1 e 2 do telerruptor e as lâmpadas, consequentemente, acendem, pois agora já existe um caminho fechado entre a fase e o neutro que passa pelas lâmpadas, o que permite a circulação da corrente nesse caminho. Sempre que os circuito entre os terminais 1 e 2 do teleruptor se encontra fechado (e consequentemente as lâmpadas acesas pois existe caminho entre a fase e o neutro e por isso a corrente eléctrica circula através delas) e carregamos num dos botões de pressão, abrimos o circuito entre os terminais 1 e 2 do telerruptor e as lâmpadas, consequentemente, apagam-se, pois agora já não existe um caminho fechado entre a fase e o neutro que passa pelas lâmpadas, o que não permite a circulação da corrente nesse caminho. Em resumo: Se as lâmpadas se encontrarem apagadas e premirmos um dos botões de pressão, elas apagam-se; Se as lâmpadas se encontram acesas e premirmos qualquer um dos botões de pressão as lâmpadas acendem;
Estas características são ideais para a utilização deste circuito em, por exemplo: Escadas – permitindo o comando da sua iluminação em diversos pontos (pisos) onde temos apenas de colocar um botão de pressão; Corredores – permitindo o comando da sua iluminação em diversos pontos, tantos quantos queiramos, bastando para isso acrescentar nesses pontos um botão de pressão Quartos – permitindo comandar a sua iluminação à entrada do quarto (onde colocamos um botão de pressão) e num local situado perto da cama (onde colocamos/ligamos outro botão de pressão;
2. Em Arranque / Paragem de Motores
Nota: para mais explicações sobre o funcionamento deste circuito, consultar “Circuitos de Força-Motriz”, noutro(s) artigo(s) deste site.Este e outros circuitos de força-motriz podem ser simulados em http://w3.cnice.mec.es/recursos/fp/cacel/CACEL1/telerruptor.htm
QM1 – Interruptor Magnetotérmico Geral QM2 – Interruptor Magnetotérmico do Circuito de Comando KM1 – Contactor FR1 – Relé Térmico M1 – Motor SB1, SB2 e SB3 – Interruptores de Marcha (Arranque do motor) KL1 – Telerruptor HL1 – Lâmpada do motor HL2 – Lâmpada do relé térmico
Julho 21, 2008 7 Comentários
Relé Electromagnético/Electromecânico – Princípio de Funcionamento
RELÉ
1. Motivo para a utilização de relés
3. Princípio de funcionamento do Relé (detalhado)
4. Funcionamento de um Relé (filme FLASH)
7. Escolha do Relé mais apropriado para uma dada aplicação
A razão da existência dos relés prende-se com o facto de, frequentemente, em aplicações eléctricas/electrónicas, se pretender isolar dois circuitos, um de comando e outro de potência. E porquê?
O circuito de potência é alimentado, geralmente, por tensões elevadas e percorrido por correntes também elas elevadas. Daqui ressalta logo o aspecto da segurança, não só das pessoas mas também dos equipamentos; mas também uma questão de operacionalização. Imagine, por exemplo, que desejava controlar um desses circuitos de correntes e tensões elevadas, a partir de uma porta do seu computador. Trabalhando este com tensões e corrente baixas, a ligação directa daquele circuito seria ruinosa para o seu PC.
Então concluimos que deveremos ter, em certos casos, um circuito de potência a ser comandado por um circuito de comando, este funcionando com tensões e correntes muito mais baixas.
Os dois circuitos deverão estar, pois, isolados electricamente.
É aqui que entra o relé.
Um relé não é mais do que uma bobina ligada através de dois terminais ao circuito de comando (baixa tensão) e um, ou mais, pares de contactos, isolados dos anteriores, ligados ao circuito alimentado por tensão elevada.
A figura é elucidativa:
Como se sabe, um fio condutor percorrido por uma corrente eléctrica cria ao seu redor um campo magnético. Se em vez de um fio linear, usarmos uma bobina (um fio enrolado em espiras/circunferências) o campo magnético criado é maior. Caso o núcleo (parte central da bobina) seja de um material ferroso o campo magnético será maior do que se for o ar. Finalmente, outra forma de aumentar o valor do campo magnético é aumentar o valor da corrente que percorre a bobina.
Ora o campo magnético pode ser utilizado para exercer uma força sobre uma peça constituída por material ferromagnético que esteja colocada perto da bobina que cria o campo. Quanto menor for a distância entre a bobina e a peça maior será a força.
Esta força magnética pode ser de repulsão ou atracção, conforme o sentido da corrente que percorre a bobina.
Se a peça a que nos referimos for móvel, é óbvio que a força pode ser utilizada para a mover de uma posição para outra. Normalmente o sistema é feito de modo a que ela tenha duas posições possíveis, uma quando se exerce a força magnética, outra quando isso não acontece.
Por outro lado, esse campo magnético assim criado pode ser “desligado”, desligando a corrente.
No caso do relé, a parte alimentada com baixa tensão é utilizada para criar o campo magnético que vai exercer a força sobre uma peça móvel que irá fechar (ou abrir, noutros casos) o circuito de potência. Observe a figura:
Quando fechamos o interruptor do circuito alimentado por uma bateria de 12 V CC, a bobina cria um campo magnético que vai atrair a peça móvel do relé e assim fechar o circuito exterior (de potência) que é alimentado a 48 V CA. Isto sem haver qualqer contacto entre um circuito e o outro.
Há pouco dissemos que a força magnética pode fechar ou abrir o circuito de potência.
Quando ela for usada para abrir, quer dizer que os contactos eram Normalmente Fechados (NF) / Normally Closed (NC), isto é estão fechados quando o relé não é actuado e abrem quando ele é actuado.
Existem outros contactos em que tudo se passa ao contrário. São os contactos Normalmente Abertos (NA) / Normally Open (NO)
No caso da figura acima trata-se de contactos NA.
Este tipo de contactos pode ser usado em simultâneo num mesmo sistema, isto é, existem sistemas que possuem um (ou mais) contactos NA e um (ou mais) contactos NF.
É o que podemos ver na figura seguinte:
Para podermos ver de maneira mais clara o princípio de funcionamento de um relé podemos observar o seguinte filme em flash:
– O completo isolamento eléctrico aumenta a segurança, pois assim se assegura que tensões e correntes elevadas não surgem onde não é suposto
– Os relés existem em todas as formas e tamanhos imagináveis, para as mais diversas aplicações, e podem possuir as mais variadas configurações de contactos.
Pode-se assim comandar vários circuitos com um relé apenas
– É fácil apercebermo-nos quando um relé está a trabalhar, pois podemos ouvir um clique quando o relé muda de posição e há casos, até, em que podemos ver os contactos a movimentarem-se.
Sendo uma peça mecânica:
– Podem deixar de funcionar devido ao facto de ficarem sujos. não esquecer que as elevadas tensões e correntes fazem saltar faíscas entre os contactos quando estes abrem ou fecham.
– Não podem ser fechados e abertos a alta velocidade, repetidamente, porque a sua velocidade de resposta é lenta e os seus contactos estragar-se-iam rapidamente devido às faíscas de que falámos anteriormente
– As suas bobinas requerem uma corrente relativamente elevada para actuar, o que para alguns circuitos de microelectrónica não é viável sem um circuito adicional.
Quando se pretende escolher um relé para uma determinada aplicação deve-se ter em conta as característcias quer da bobina quer dos contactos. Primeiro deve ser tido em conta o número de pólos necessários; depois devemos assegurar-nos que os contactos suportam a corrente e tensão a que vão estar sujeitos. Por exemplo, se queremos um relé que vá actuar num circuito de potência de 60W, como a tensão da rede é de 230V, devemos escolher um que suporte uma corrente de, pelo menos, 260 mA.
O material de que são feitos os contactos também é importante, sendo o tungsténio um bom material para corrente e tensões elevadas.
Finalmente devemos ter em conta que a bobina tem de conseguir ser activada pelo nosso circuito de comando. As bobinas são normalmente distinguidas pela sua tensão e resistência, pelo que devemos aplicar a lei de ohm para saber a corrente que vai circular na bobina e se essa corrente é suficiente para operar o relé.
Julho 21, 2008 4 Comentários
Corta-Circuitos Fusíveis
CORTA-CIRCUITOS FUSÍVEIS
Não são mais do que um fio condutor dentro de um invólucro.
Introdução
A ideia é que, se a corrente ultrapassa determinado valor perigoso para o circuito onde se encontra inserido, o fio funde, isto é, passa ao estado líquido, interrompendo assim o circuito e evitando eventuais prejuízos materiais e humanos que decorreriam se a corrente continuasse a fluir e aquecesse demasiado os componentes do circuito.
Trata-se, pois, de um dispositivo de protecção.
Esta protecção é contra um tipo de anomalias que podem ocorrer nos circuitos: As sobrecargas e os curto-circuitos.
Uma sobrecarga ocorre num circuito quando estão ligados a ele, simultaneamente, diversos receptores (televisão, aquecedor, torradeira, máquina de lavar roupa, etc.) cuja corrente pedida excede o valor da corrente máxima suportada pelo circuito – mais corrente implicaria mais aquecimento dos condutores e eventual deterioração dos condutores, aparelhos receptores, etc.
A todos nós já aconteceram situações de sobrecarga em nossas casas quando ligamos muitos aparelhos ao mesmo tempo, e, como consequência o disjuntor do quadro eléctrico dispara, antes que maiores males possam acontecer.
E se hoje em dia se usam disjuntores, antigamente, como se recordam os mais velhos, nesta função usavam-se fusíveis.
Do que foi dito anteriormente, conclui-se de imediato que nunca devemos substituir um fio de um fusível (o que era e é uma prática amiúde), quando funde, por outro de maior secção. É a integridade do circuito, dos nossos equipamentos, e de nós próprios que pode estar em causa.
Hoje em dia os fusíveis já não se usam para proteger circuitos domésticos mas eles continuam a ter grande utilização em circuitos industriais e electrónicos.
Não esquecer que uma outra situação de sobrecarga acontece, por exemplo, quando se exerce sobre um veio de um motor um esforço superior ao nominal, que obriga a pedir à rede uma corrente maior.
O curto-circuito é quando há um caminho directo entre a fase e o neutro, subindo a corrente, instantaneamente, para um valor muito elevado, o que queima/funde de imediato o fio fusível.
Todos os fusíveis têm algumas características comuns:
– Calibre: valor máximo que o fusível suporta normalmente, sem fundir
– Poder de corte: máxima intensidade que o aparelho corta, sem destruição do seu invólucro
– Tensão nominal: Tensão que serviu de base ao seu projecto
– Poder de Fecho: máxima intensidade que o fusível pode ligar sem destruição do seu invólucro
No caso do tipo cartucho, o seu poder de corte é elevado.
Quer em circuitos monofásicos quer em trifásicos, a norma é aplicar um fusível a cada fase, excluindo-se pois o neutro.
Todos os fusíveis têm uma margem de não actuação, para além dos seus valores nominais, isto é, apresentam uma certa tolerância, como podemos observar na tabela seguinte:
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Corta-Circuitos Fusíveis |
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Intensidade Nominal In(A) |
Intensidade Convencional de Não Fusão Inf(A) |
Intensidade Convencional de Fusão If(A) |
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2 4 8 10 12 15 16 20 25 30 32 40 50 60 63 80 100 125 . . . |
3 6 12 15 17 21 22 28 35 39 41 52 65 78 82 104 130 162 . . . |
4 8 16 19 21 26 28 35 44 48 51 64 80 96 101 128 160 200 . . . |
Os valores da intensidade convencional de não fusão querem dizer que o fusível não funde para esses valores de intensidade durante: uma hora se IN≤63 A, ou duas horas se IN≤160 A
Os valores da intensidade convencional de fusão querem dizer que o fusível deve fundir, a qualquer momento, num tempo inferior a uma ou duas horas, conforme o calibre.
Exemplo: Se a intensidade nominal do fusível (IN) for de 4 A, então:
1. O fusível só funde com 6 A, depois de decorrida uma hora.
2. 2. O fusível funde com 8 A, num tempo inferior a uma hora.
Tipos de Fusível
1. De Rolo
Contém no seu interior o fio fusível que faz contacto eléctrico na parte superior com a tampa, e na parte inferior com um contacto metálico.
2. De Gardy
É o mais antigo e o de mais simples construção. É constituído por um fio de cobre, prata, chumbo, etc., calibrado, ligado a dois Pernes (contactos), estando o conjunto fixo a uma massa de porcelana que serve de suporte. Os Pernes vão encaixar numa base, também de porcelana.
eram deste tipo aqueles que se usavam em instalações domésticas, antes de serem substiuídos pelos disjuntores.
3. De Cartucho
No caso específico dos fusíveis do tipo cartucho, eles são constituídos por fios fusíveis, ligados em paralelo, dentro de uma câmara constituída por um material isolante, na qual se encontra areia de quartzo com o objectivo de favorecer a extinção do arco eléctrico que sempre se forma aquando da fusão.
Na figura seguinte podemos ver uma representação deste tipo de fusível, bem como os seus respectivos elementos:
1 – Elemento Fusível: permite definir o calibre e assegura o poder de corte
2 – Invólucro: deve ser muito forte pois suporta choques térmicos e electrodinâmicos (variação da corrente) muito grandes, no corte
3 – Areia: o seu papel é o de arrefecer o arco eléctrico
4 – Ligação do elemento fusível com as facas
5 – Facas: asseguram a ligação eléctrica com o suporte, assegurando a continuidade do circuito
6 – Sistema de Detecção de Fusão (sinalizador ou percutor)
Vejamos agora uma fotografia de um exemplar deste tipo de fusível, bem como da respectiva base onde assenta.
Finalmente mostramos uma animação onde se pode ver, de forma, interactiva, os componentes e o funcionamento deste tipo de fusível.
Julho 19, 2008 3 Comentários
