Controle e proteção de motores de indução trifásicos

Capítulo III – Comando e Proteção de Motores de Indução Trifásicos

3.1. Contatores

O princípio de funcionamento do contator foi apresentado no capítulo I (seção 1.4). Ele é um dispositivo largamente utilizado no acionamento de motores de indução trifásicos. Os contatores podem ser divididos em dois tipos: contatores principais (de força) e contatores auxiliares.

Os contatores de força possuem três contatos principais NA (normalmente abertos) que servem para manobrar cargas trifásicas com correntes de até algumas centenas de Ampères. Também possuem contatos auxiliares normalmente abertos (NA) e normalmente fechados (NF) de baixa corrente, até 10 A, para comando e sinalização dos circuitos. A figura 3.1 apresenta o diagrama esquemático de um contator de força.

Figura 3.1 – Diagrama esquemático do contator de força

Os terminais da bobina são designados por A1 e A2. Geralmente as bobinas são projetadas para alimentação com corrente alternada para as seguintes tensões eficazes: 12 V, 24 V, 110 V, 127V, 220 V, 380 V e 440 V. Quando a tensão da bobina é diferente da tensão de rede deve-se utilizar um transformador de comando. As bobinas projetadas para corrente contínua são encontradas nas seguintes tensões: 12 V, 24 V, 48 V, 125 V e 220 V.

Os terminais dos contatos principais são 1 (L1), 3 (L2) e 5 (L3), que são conectados na rede trifásica, e 2 (T1), 4 (T2) e 6 (T3), que são conectados na carga. Os terminais dos contatos auxiliares são 13, 14, 21 e 22. O primeiro algarismo indica a posição relativa dos contatos e o segundo algarismo indica se o contato é NA (3 e 4) ou NF (1 e 2). O número de contatos auxiliares é variável. Geralmente é possível encaixar blocos de contatos auxiliar no contator principal.

Os contatores auxiliares (figura 3.2) possuem somente contatos auxiliares e são utilizados para funções de comando e sinalização.

Figura 3.2 – Diagrama esquemático do contator auxiliar

3.2. Elementos de Proteção

Os dispositivos de proteção mais comuns para motores de indução trifásicos são o Relé Bimetálico de Sobrecarga e o Fusível.

O princípio de funcionamento do relé bimetálico de sobrecarga (ou relé térmico) foi apresentado no capítulo I (seção 1.4). Ele é um dispositivo muito utilizado na proteção contra sobrecarga de motores de indução trifásicos. Geralmente estão acoplados mecanicamente ao contator de força. Na figura 3.3 está apresentado o diagrama esquemático do relé de sobrecarga.

Figura 3.3 – Diagrama esquemático do relé bimetálico de sobrecarga

Os elementos bimetálicos estão localizados entre os terminais 1-2, 3-4 e 5-6, por onde circula a corrente do motor. Quando ocorre a sobrecarga, estes elementos curvam e movimentam um sistema mecânico que faz os contatos auxiliares 97-98 (NA) e 95-96 (NF) trocarem de estado. Coloca-se o contato NF em série com a bobina do contator para que, na ocorrência da sobrecarga, a alimentação desta bobina seja interrompida e o motor seja desligado. O contato 97-98 pode ser usado para ligar uma lâmpada de sinalização (sinaleiro) que avisa sobre a ocorrência da sobrecarga.

Os fusíveis utilizados na proteção do circuito de motores são o Diazed (ou D) e o NH. Estes fusíveis foram apresentados no capítulo I (seção 1.4). Os fusíveis são utilizados nas fases do circuito de potência de motores e no circuito de comando das bobinas dos contatores.

A figura 3.4 apresenta o circuito de potência de um motor com todos os dispositivos típicos.

 Dispositivo de seccionamento (S1): é a chave seccionadora (seção 1.4) que tem por função interromper o circuito para fins de manutenção. Ela é operada com o motor desligado.

 Dispositivo de proteção contra curto-circuito: é composto pelos fusíveis (F0) que protegem o alimentador contra curto-circuito.

 Dispositivo de manobra: é o contator (K1) que serve para ligar e desligar o motor.

 Dispositivo de proteção contra sobrecarga: é o relé bimetálico de sobrecarga (RS1) que protege os enrolamentos do motor contra sobrecarga.

Figura 3.4 – Circuito de potência

3.3. Elementos de comando

Os elementos de comando são os dispositivos utilizados para comandar a alimentação das bobinas dos contatores. Portanto, eles não são percorridos diretamente pelas correntes dos motores. Há muitos dispositivos de comando, alguns deles são descritos a seguir.

3.3.1. Botoeiras (Botões Pulsadores)

A botoeira é um elemento de comando bastante simples. Basicamente, ela é composta por um contato NA, ou um NF, ou ambos, e o estado destes contatos é alterado por ação manual. Porém, quando cessa a ação manual os contatos voltam ao estado inicial devido a uma mola de retorno. A figura 3.5 mostra a forma construtiva (a) e o símbolo (b) de uma botoeira com um contato NF e um NA.

(a) (b)

Figura 3.5 – Botoeira: forma construtiva (a) e símbolo (b)

Exemplo 3.1 – Chave partida direta / Contato de selo ou retenção.

A figura 3.6 apresenta o circuito de potência (a) e o circuito de comando (b) da chamada “Chave partida direta”.

(a) (b)

Figura 3.6 – Chave partida direta: circuito de potência (a) e circuito de comando (b)

O contator conecta os terminais do motor diretamente na rede trifásica e duas botoeiras são as responsáveis por ligá-lo (B1) e desligá-lo (B0). O contato auxiliar NA de K1 está em paralelo com o botão liga. Este contato é chamado de selo ou retenção porque quando a ação manual na botoeira B1 cessa, a bobina de K1 continua sendo alimentada por