Como configurar e ajustar um relé de sobrecarga térmica para proteção de motores industriais

Como funciona um relé de sobrecarga térmica?

Um relé de sobrecarga térmica é normalmente instalado juntamente com um contator para criar um sistema completo de partida de motor. Ao contrário de um disjuntor, um relé de sobrecarga térmica não interrompe diretamente o circuito de alimentação principal. Em vez disso, ele monitora a corrente que flui pelos condutores de alimentação do motor. Quando o motor consome corrente excessiva por um período prolongado, os elementos de aquecimento dentro do relé geram calor, fazendo com que o mecanismo bimetálico interno entre em operação.

Quando ocorre uma condição de sobrecarga, o relé altera o estado de seus contatos auxiliares. O contato normalmente fechado (NF), geralmente identificado pelos terminais 95-96, abre e interrompe a alimentação da bobina do contator. O contator, então, libera seus contatos principais, desconectando a alimentação do motor. O contato normalmente aberto (NA), geralmente identificado pelos terminais 97-98, pode ser usado para indicação de alarme ou para enviar um sinal de falha a um CLP ou sistema de monitoramento.

Um relé de sobrecarga térmica é projetado especificamente para proteção contra sobrecarga de motores, não para proteção contra curto-circuito. Curtos-circuitos criam níveis de corrente extremamente altos que exigem dispositivos de proteção de ação mais rápida, como disjuntores miniatura (MCBs), disjuntores de caixa moldada (MCCBs) ou fusíveis.

Um esquema típico de proteção de motor usando um contator e um relé de sobrecarga é:

Essa combinação proporciona tanto o controle de comutação do motor quanto a proteção térmica.

Como configurar corretamente um relé de sobrecarga térmica

A etapa mais importante no ajuste do relé de sobrecarga é selecionar a configuração de corrente correta com base nos dados da placa de identificação do motor.

Antes de ajustar o relé, os engenheiros devem verificar as informações nominais do motor, incluindo:

• Corrente nominal (Amperagem em plena carga / FLA)
• Tensão nominal
• Frequência
• Fator de serviço
• Classificação de serviço do motor

Para um acionador de motor direto (DOL) padrão, o ajuste do relé de sobrecarga é normalmente feito próximo à corrente nominal de plena carga do motor. Por exemplo, se um motor trifásico tem uma corrente nominal de 12 A, o relé de sobrecarga deve ser ajustado em torno desse valor, de acordo com a recomendação do fabricante do motor.

O ajuste final também deve levar em consideração as condições reais de operação, incluindo temperatura ambiente, carga mecânica e fator de serviço do motor. A configuração de sobrecarga deve sempre permanecer dentro da capacidade térmica do motor.

Configuração do relé de sobrecarga térmica para diferentes métodos de partida do motor

A configuração correta do relé de sobrecarga depende não apenas da corrente do motor, mas também do método de partida utilizado no sistema de controle do motor.

Iniciador direto on-line (DOL)

Em uma partida direta (DOL), o motor é conectado diretamente à rede elétrica através do contator e do relé de sobrecarga. O relé mede a mesma corrente que flui pelos enrolamentos do motor. Para essa configuração, o relé de sobrecarga é normalmente ajustado para um valor próximo a 100% da corrente nominal de plena carga (FLA) do motor.

A partida direta (DOL) é o método mais comum para motores industriais de pequeno e médio porte devido à sua fiação simples e operação confiável.

Iniciante Estrela-Delta (Estrela-Delta)

A partida estrela-triângulo reduz a corrente de partida conectando inicialmente os enrolamentos do motor em configuração estrela antes de mudar para a operação em triângulo. Para sistemas estrela-triângulo, a configuração do relé de sobrecarga depende de onde o relé está instalado.

Quando o relé é instalado dentro do circuito delta, ele mede a corrente de fase do motor em vez da corrente de linha. Como a corrente de fase é aproximadamente: Corrente de linha ÷ √3, a configuração de sobrecarga normalmente fica em torno de: 58% da corrente nominal do motor.

No entanto, alguns acionadores estrela-triângulo instalam o relé de sobrecarga no lado da linha, onde o cálculo de ajuste é diferente. Portanto, a fiação deve sempre ser verificada antes de ajustar o relé de sobrecarga.

Em aplicações estrela-triângulo, cálculos incorretos podem resultar em desligamentos desnecessários ou proteção insuficiente do motor.

Motores alimentados por VFD

Os inversores de frequência (VFDs) proporcionam controle de velocidade e economia de energia, mas também alteram o comportamento térmico dos motores. Em velocidades reduzidas, a ventoinha de refrigeração integrada ao motor pode fornecer menos fluxo de ar, o que pode aumentar o risco de superaquecimento, mesmo quando a corrente permanece dentro da faixa nominal.

Em aplicações com inversores de frequência (VFDs), a proteção do motor geralmente é gerenciada pelo modelo térmico eletrônico interno do inversor. Dependendo da aplicação, do tipo de motor e dos requisitos de instalação, ainda pode ser necessária proteção adicional contra sobrecarga.

Diagrama de ligação do relé de sobrecarga térmica com contator

Um relé de sobrecarga térmica é normalmente usado em conjunto com um contator, pois o próprio relé não chaveia diretamente o circuito de alimentação do motor. O contator controla a alimentação principal do motor, enquanto o relé de sobrecarga monitora a corrente do motor e fornece proteção durante condições anormais de operação.

Abaixo, é mostrado um esquema típico de ligação de um motor trifásico:

Quando o motor sofre uma condição de sobrecarga prolongada, o relé de sobrecarga abre o contato auxiliar 95-96. Isso interrompe o circuito da bobina do contator, fazendo com que o contator desligue a alimentação do motor. Para painéis de controle de motores industriais, selecionar uma combinação adequada de contator e relé de sobrecarga térmica é fundamental para garantir operação confiável e longa vida útil.

Reinicialização manual versus reinicialização automática do relé de sobrecarga térmica

A maioria dos relés de sobrecarga térmica modernos oferece opções de rearme manual e automático. A escolha correta depende dos requisitos da aplicação e das considerações de segurança.

Entendendo as classes de disparo do relé de sobrecarga térmica

Diferentes motores possuem características de partida distintas. Alguns motores aceleram rapidamente, enquanto outros requerem um tempo de partida mais longo devido à alta inércia mecânica. Os relés de sobrecarga térmica são classificados de acordo com suas características de disparo. Segundo a norma IEC 60947-4-1, a classe de disparo define o tempo máximo de operação quando o relé é testado com 7.2 vezes a corrente ajustada.

As classes de viagem mais comuns são:

A seleção da classe de disparo correta é importante. Um relé de sobrecarga Classe 10 usado em uma máquina de alta inércia pode disparar durante a partida normal do motor, enquanto uma classe de disparo inadequada pode reduzir a eficácia da proteção do motor. A seleção correta deve considerar o tempo de partida do motor, as características da carga mecânica e as recomendações do fabricante.

A importância da compensação da temperatura ambiente

Os relés de sobrecarga térmica operam com base no calor gerado pela passagem da corrente elétrica, o que significa que a temperatura ambiente pode influenciar seu desempenho. Em um ambiente de alta temperatura, como um painel de controle instalado próximo a equipamentos que produzem calor ou ao ar livre sob luz solar direta, o relé de sobrecarga pode atingir sua temperatura de operação mais rapidamente. Em um ambiente frio, o relé pode responder mais lentamente.

Para melhorar a precisão, os relés de sobrecarga térmica de alta qualidade utilizam tecnologia de compensação de temperatura. Isso ajuda a manter características de proteção estáveis ​​quando a temperatura ambiente varia. Ao selecionar um relé de sobrecarga para aplicações industriais, os engenheiros devem considerar o ambiente do painel de controle, a faixa de temperatura de operação e as condições de instalação.

Como selecionar o relé de sobrecarga térmica correto

A escolha do relé de sobrecarga térmica correto exige a avaliação de diversos fatores-chave da aplicação:

• Corrente nominal do motor — A faixa de corrente do relé de sobrecarga deve corresponder à corrente nominal de plena carga do motor.
• Método de partida — O método de ajuste depende se o motor utiliza partida direta (DOL), partida estrela-triângulo, partida suave (soft starter) ou controle por inversor de frequência (VFD).
• Requisito de classe de viagem — Selecione a classe de desarme apropriada de acordo com o tempo de aceleração do motor e a carga mecânica.
• Condições ambientais — Considere a temperatura do gabinete, o local de instalação e a necessidade de compensação de temperatura.
• Modo de reinicialização — Selecione a reinicialização manual ou automática de acordo com os requisitos de segurança operacional.

Para sistemas de proteção de motores industriais, a série KRIPAL UKH oferece configurações de corrente ajustáveis, proteção confiável contra sobrecarga e operação estável para uma ampla gama de aplicações de controle de motores.

Perguntas frequentes