ACIONAMENTOS ELÉTRICOS:
ELEMENTOS DE PROTEÇÃO E MANOBRA DE MOTORES ELÉTRICOS
Notas de Aula – Técnico em Automação Industrial
Prof. Thiago Morais Parreiras
Referências:
[1] FRANCHI, Claiton M. Acionamentos Elétricos. 4. ed. São Paulo: Érica, 2008. 250p.
CLASSIFICAÇÃO DOS DISPOSITIVOS QUANTO A TENSÃO NOMINAL
De acordo com as normas nacionais:
• Dispositivos de Baixa Tensão (BT): empregados em circuitos cuja tensão de linha é < 1000 V.
• Dispositivos de Alta Tensão (AT): empregados em circuitos cuja tensão de linha é > 1000 V.
Em ambientes industriais, costuma-se utilizar a seguinte terminologia internacional (IEC 60038):
Baixa Tensão (BT): Vnom ≤ 1000 𝑉
Média Tensão (MT): 1000 𝑉 < 𝑉𝑛𝑜𝑚 ≤ 35 𝑘𝑉 Alta Tensão (AT): 35 𝑘𝑉 < 𝑉𝑛𝑜𝑚 ≤ 230 𝑘𝑉
CLASSIFICAÇÃO DOS DISPOSITIVOS DE BT QUANTO A FUNÇÃO
Os dispositivos de partida de motor em BT são classificados
dentro das seguintes categorias:
•
Seccionamento: consiste em isolar eletricamente uma
instalação da rede que a alimenta, de acordo com os critérios
de segurança;
•
Proteção contra curtos-circuitos e contra sobrecargas:
para
evitar que esses incidentes causem avarias nos componentes e
perturbações na rede de alimentação;
•
Comutação: consiste em estabelecer, interromper e, no caso
da variação de velocidade, regular o valor da corrente
DISPOSITIVOS DE SECCIONAMENTO
Seccionadores: são constituídas
fundamentalmente por um bloco de contatos e por um dispositivo de
comando frontal ou lateral, sendo o fechamento e abertura comandados manualmente.
A velocidade de fechamento e abertura depende da ação do operador, desse
modo nunca deve ser manobrada com carga.
Também conhecida como chave
DISPOSITIVOS DE SECCIONAMENTO
Interruptores: é um aparelho mecânico de manobra capaz de estabelecer,
suportar e interromper correntes nas condições normais do circuito e de
suportar, temporariamente, condições anormais (como um curto-circuito).
A velocidade de fechamento e abertura independe da velocidade do operador, desse modo é um aparelho concebido para ser manobrado com carga.
Também conhecida como chave
CURTO-CIRCUITO
O curto-circuito
é caracterizado como
uma ligação de baixa impedância entre
duas fontes elétricas diferentes.
Em corrente alternada, pode ser entre
fases, entre fase e neutro ou entre fase e
terra.
Curtos-circuitos podem ser de
Um motor elétrico entra em condição de sobrecarga quando a
potência mecânica em seu eixo supera a potência nominal para
a qual ele foi projetado.
A sobrecarga provoca um aumento da corrente absorvida pelo
motor e pode provocar um aquecimento perigoso nos
enrolamentos.
A sobrecarga pode ser
momentânea
ou
prolongada.
PROTEÇÕES
Para evitar que esses incidentes cause avarias nos
componentes e perturbações na rede de alimentação, os
dispositivos de partidas de motores devem ser providos de:
Proteções contra curtos-circuitos: para detectar e interromper
o mais rápido possível correntes anormais muito superiores a
corrente nominal;
Proteções contra sobrecargas:
para detectar aumentos da
corrente razoavelmente superiores a corrente nominal e
FUSÍVEIS
Fusíveis: são componentes de circuito de alimentação que têm como função a
proteção contra curto-circuito.
Quando a corrente que percorre o fusível é muito superior à nominal, como por
exemplo, dez vezes, o elemento fusível (basicamente um fio ou uma lâmina de cobre, prata, estanho, chumbo ou liga) atinge a temperatura de fusão
rompendo, portanto, o elemento e
interrompendo a circulação de corrente Exemplo:
CLASSE DE FUSÍVEIS
Proteção total (g): São capazes de atuar em toda a faixa de sobrecorrentes.
Proteção parcial (a): São capazes de atuar somente a valores elevados de sobrecorrente.
• gL/gG: proteção total de cabos e linhas. São capazes de atuar em toda faixa de sobrecorrente.
• aM: proteção parcial de equipamentos eletromecânicos (ex.: motores).
• aR: proteção parcial de equipamentos eletrônicos (semicondutores).
• gR: proteção total de equipamentos eletrônicos.
Na proteção de motores, geralmente se utilizam fusíveis da classe de
serviço aM, pois a característica dessa proteção é ter um efeito atrasado já que a corrente de partida de um motor é diversas vezes a corrente
FUSÍVEL TIPO D (OU DIAZED)
Nº Nome
1, 4 Capa de
proteção
2 Anel de
proteção
3, 8 Bases
5, 9 Parafuso de
ajuste
6, 10 Fusíveis
FUSÍVEL TIPO NH
3 1
2
Nº Nome
1 Fusível
2 Base
3 Punho saca
fusível
O termo NH é de origem alemã e
significa:
N:
Niederspannung
–
baixa tensão
RELÉ DE SOBRECARGA
Relés de sobrecarga são componentes de circuito de alimentação que têm como função a proteção contra sobrecarga.
Através da dilatação de dois metais com coeficientes de dilatação diferentes, o relé de sobrecarga pode, em determinados valores de corrente, comutar os seus contatos auxiliares. Esses contatos são conectados adequadamente no circuito de controle de forma a
desenergizar a bobina do contator principal de alimentação do motor. Um relé disparado uma vez não volta à sua posição de repouso
CLASSES DE DESLIGAMENTO TÉRMICO DO RELÉ DE SOBRECARGA
Botão de reset
Botão de teste
Contatos auxiliares Terminais de
potência
Existem classes diferentes de relés para, de acordo com o caso, proteger corretamente o motor sem um desligamento incorreto durante a partida do motor:
• Relé classe 10: aplicações
com tempo de partida inferior a 10 segundos;
• Relé classe 20: aplicações
com tempo de partida de até 20 segundos;
• Relé classe 30: aplicações
DISJUNTORES
Disjuntores são simultaneamente dispositivos de proteção e seccionamento de circuito.
Disjuntores podem ser encontrados, basicamente, em três tipos:
Disjuntor magnético: atua também abrindo automaticamente o disjuntor, somente quando da passagem de correntes muito
elevadas (proteção contra curtos-circuitos).
Disjuntor termomagnéticos: além do mecanismo de atuação
magnético, contém, um bimetálico que, semelhante ao relé térmico de sobrecarga, protege contra sobrecargas pela abertura automática do disjuntor.
CLASSIFICAÇÃO DE DISJUNTORES QUANTO A CONSTRUÇÃO
Disjuntor caixa aberta
220 – 1000 V 400 - 6300 A
Disjuntor caixa moldada
220 – 690 V 100 - 1250 A
Disjuntor-motor 220 – 500 V
< 1A - 63 A
Mini-disjuntor 24 – 220 V
DISPOSITIVOS DE COMUTAÇÃO
Conforme as necessidades, a função de comutação é assegurada pelos seguintes componentes:
• Eletromecânicos: contatores, disjuntores-motores;
• Eletrônicos: Relés e contatores estáticos, partidas progressivas, conversores de frequência.
CONTATOR
Os contatores são os elementos principais de comandos eletromecânicos, que permitem o controle de elevadas correntes por meio de um circuito de baixa corrente.
O contator é constituído de uma bobina que, quando é alimentada, cria um campo magnético no núcleo fixo que atrai o núcleo móvel que fecha o circuito. Cessando a alimentação da bobina, é interrompido o campo magnético,
provocando o retorno do núcleo por molas.
Além da bobina, possui contatos de força com alta capacidade de condução e
interrupção de corrente e contatos auxiliares com baixa capacidade de
