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Em sistemas de controle elétrico e automação industrial, condições anormais de operação, como sobrecarga, perda de fase e dissipação de calor inadequada, podem causar superaquecimento dos motores, reduzir sua vida útil ou até mesmo causar sua queima. Relés de sobrecarga térmica são amplamente utilizados para proteger motores.

Esses dispositivos funcionam com base no princípio do efeito térmico. Quando a corrente excede o valor nominal por um determinado período, o relé desarma e interrompe o circuito de controle para evitar danos ao motor. Seu desempenho corresponde às características reais de aquecimento dos motores.

Este artigo apresenta a definição, o princípio de funcionamento, a estrutura e a aplicação de relés de sobrecarga térmica.

Principal Takeaway

• Um relé de sobrecarga térmica é um dispositivo de proteção elétrica que protege os motores contra sobrecargas utilizando o princípio do efeito térmico.
• Isso impede o superaquecimento e danos aos motores durante a operação prolongada com sobrecarga, mantendo o funcionamento estável e seguro do equipamento.
• Quando a corrente excede o valor definido e persiste por um determinado período, a lâmina bimetálica interna se curva devido ao calor e aciona os contatos, interrompendo o circuito de controle.
• Ele proporciona características de tempo inverso, o que significa que o tempo de atuação diminui à medida que a corrente de sobrecarga aumenta, correspondendo à lei de aquecimento real dos motores.
• É amplamente utilizado em sistemas de controle de motores industriais e geralmente é usado em conjunto com contatores.
• Possui estrutura simples, baixo custo, alta confiabilidade e manutenção conveniente.

O que é um relé de sobrecarga térmica?

Um relé de sobrecarga térmica é um dispositivo de proteção elétrica projetado para proteger motores contra sobrecarga.

Sua principal função é que, quando a corrente do motor excede o valor nominal e permanece assim por um determinado período, os componentes internos do relé atuam devido à geração de calor e desligam automaticamente o circuito de controle, o que pode evitar que o motor seja danificado por superaquecimento.

Qual é o princípio de funcionamento de um relé de sobrecarga térmica?

Quando um motor funciona normalmente, a corrente que flui através do relé de sobrecarga térmica permanece dentro da faixa permitida, e o calor gerado pelos elementos de aquecimento internos não é suficiente para acionar o relé. Quando o motor é sobrecarregado e a corrente aumenta e se mantém elevada por um certo período, a temperatura dos elementos de aquecimento aumenta, fazendo com que a lâmina bimetálica interna se deforme devido ao calor.

Após a deformação da lâmina bimetálica atingir o valor definido, ela aciona o mecanismo mecânico, fazendo com que o contato normalmente fechado do relé se abra ou o contato normalmente aberto se feche, interrompendo o fornecimento de energia para a bobina do contator e parando o motor.

Quanto maior a corrente de sobrecarga, mais calor será produzido, mais rápido a temperatura da lâmina bimetálica aumentará e menor será o tempo de atuação do relé. Quanto mais próxima a corrente estiver do valor nominal, maior será o tempo de atuação. Essa característica é chamada de característica de tempo inverso, que está de acordo com a lei de aquecimento real dos motores.

Após a operação, a lâmina bimetálica precisa esfriar antes que o dispositivo possa ser restaurado ao seu estado de funcionamento por meio de reinicialização manual ou automática.

Quais são as vantagens e desvantagens dos relés de sobrecarga térmica?

Vantagens dos relés de sobrecarga térmica

• As características de proteção são semelhantes à lei de aquecimento dos motores.
• Estrutura simples e alta confiabilidade
• Baixo custo e excelente relação custo-benefício
• Fácil de usar e manter
• Ampla gama de aplicações

Desvantagens dos relés de sobrecarga térmica

• Velocidade de resposta lenta
• Muito afetado pela temperatura ambiente.
• Função de proteção relativamente única
• Precisão inferior à dos protetores eletrônicos

Quais são os componentes de um relé de sobrecarga térmica?

Geralmente são compostos por resistores ou bobinas de aquecimento e conectados em série no circuito do motor para detectar o nível de corrente. Correntes maiores geram mais calor. Como componente principal de um relé de sobrecarga térmica, ele é composto por dois metais com diferentes coeficientes de expansão térmica. Ele se deforma quando aquecido, proporcionando o deslocamento mecânico necessário para a atuação do relé.

Geralmente inclui um grupo de contatos normalmente fechados para interromper a bobina do contator e um grupo de contatos normalmente abertos para indicação de sinal ou alarme. Ele transfere o deslocamento da lâmina bimetálica para os contatos e faz com que eles atuem de forma rápida e confiável em caso de sobrecarga.

Ele define a corrente de atuação do relé por meio de um botão ou parafuso de ajuste, de forma a corresponder à corrente nominal do motor protegido. É utilizado para restabelecimento após ação de sobrecarga e pode ser dividido em rearme manual e rearme automático.

Componente	Descrição
Elementos de aquecimento	Detecta a corrente do motor e gera calor proporcional à carga.
Tira bimetálica	Dobra-se quando aquecido para acionar o relé.
Sistema de contato	Abre o circuito da bobina do contator e fornece sinais de alarme.
Mecanismo de Atuação	Transfere o movimento bimetálico para acionar os contatos.
Dispositivo de configuração atual	Ajusta a corrente de disparo para corresponder à potência nominal do motor.
Mecanismo de reinicialização	Reinicia o relé após o disparo, seja do tipo manual ou automático.

Quais são os tipos de relés de sobrecarga térmica existentes?

Tipo de proteção geral do motor

Projetado principalmente para proteção contra sobrecarga de motores assíncronos trifásicos em equipamentos industriais em geral, como ventiladores, bombas d'água e transportadores. Este tipo apresenta uma estrutura simples e desempenho com boa relação custo-benefício.

Tipo de partida para serviço pesado

Indicado para equipamentos com alta corrente de partida e longo tempo de inicialização, incluindo britadores, compressores e misturadores. O relé permite uma duração de partida prolongada para evitar disparos indesejados.

Tipo de carga leve ou partida frequente

Geralmente aplicado a equipamentos com pequenas variações de carga ou operações frequentes de partida e parada, como máquinas-ferramenta e pequenos sistemas de transmissão. A alta sensibilidade garante uma proteção precisa.

Tipo de proteção contra perda de fase

Oferece proteção contra sobrecarga e falta de fase para sistemas de energia trifásicos. Frequentemente utilizado em aplicações que exigem alta confiabilidade operacional.

Tipo de proteção abrangente multifuncional

Integra múltiplas funções de proteção, incluindo proteção contra sobrecarga, falta de fase, desequilíbrio e rotor bloqueado. Frequentemente selecionada para sistemas automatizados ou equipamentos críticos.

Tipo de aplicação em ambiente especial

Desenvolvida para ambientes de alta temperatura, alta umidade, poeira ou à prova de explosão, como nas indústrias de mineração, química e metalúrgica. O design estrutural aprimorado e a seleção de materiais garantem forte adaptabilidade ambiental.

Quais são as aplicações práticas dos relés de sobrecarga térmica?

Circuitos de Controle de Motor

Em diversos painéis de distribuição de energia de baixa tensão e painéis de controle de motores, os relés de sobrecarga térmica são geralmente usados ​​em conjunto com contatores e disjuntores para formar o circuito de proteção mais básico para motores. Quando a corrente do motor aumenta continuamente devido a sobrecarga ou operação anormal, o relé atua para cortar a alimentação de controle, liberar o contator e parar o motor, o que evita a queima do enrolamento causada pelo superaquecimento.

Sistemas de ventiladores e bombas de água

Em sistemas de ventilação, ar condicionado, abastecimento de água e drenagem, ventiladores e bombas d'água frequentemente sofrem sobrecarga causada por obstrução de tubulações, operação incorreta de válvulas ou alterações nas condições de trabalho. Relés de sobrecarga térmica podem interromper o fornecimento de energia a tempo quando os motores operam sob sobrecarga por um longo período, protegendo os equipamentos e reduzindo os custos de manutenção.

Equipamentos de transporte e transmissão

Em transportadores de correia, transportadores de corrente, guindastes e outros equipamentos, o acúmulo de material ou o travamento mecânico podem facilmente levar a uma corrente elevada no motor. Os relés de sobrecarga térmica podem proteger contra essa sobrecarga contínua e impedir que os motores funcionem em condições anormais por um longo período, reduzindo o risco de danos ao equipamento.

Máquinas-ferramenta e equipamentos de processamento

Em tornos, fresadoras, furadeiras e outras máquinas-ferramenta, os motores podem ficar sobrecarregados se a carga de corte for muito grande ou se as ferramentas estiverem muito desgastadas. Os relés de sobrecarga térmica podem desconectar o circuito de controle do motor a tempo, melhorando a segurança e a estabilidade da operação do equipamento.

Compressores e Equipamentos de Bombeamento

Em compressores de ar, bombas hidráulicas e outros equipamentos de funcionamento contínuo, os motores frequentemente operam sob alta carga. Os relés de sobrecarga térmica podem fornecer proteção antes que os motores superaqueçam, evitando o envelhecimento do isolamento e danos ao equipamento.

Sistemas de Controle Automatizados

Em linhas de produção automatizadas e sistemas de controle industrial, os relés de sobrecarga térmica servem como componentes básicos de proteção e trabalham em conjunto com PLCs, contatores e outros equipamentos para formar um sistema completo de proteção de motores, que ainda mantém grande valor em sistemas inteligentes.

Tipo de relé de sobrecarga térmica	Aplicações
Tipo de proteção geral do motor	Ventiladores, bombas de água, transportadores e outros equipamentos industriais em geral.
Tipo de partida para serviço pesado	Britadores, compressores e outros equipamentos com alta corrente de partida.
Tipo de carga leve/partida frequente	Máquinas-ferramenta, pequenos transmissores e outros equipamentos com pequenas variações de carga.
Tipo de proteção contra perda de fase	Situações que exigem alta confiabilidade operacional
Tipo de proteção abrangente multifuncional	Sistemas de alta automação e equipamentos importantes
Tipo de aplicação em ambiente especial	Mineração, indústria química, metalúrgica e outros ambientes hostis

Como selecionar um relé de sobrecarga térmica?

• A faixa de corrente de ajuste do relé deve abranger a corrente nominal do motor, e o valor de ajuste geralmente é definido entre 1.0 e 1.1 vezes a corrente nominal do motor.
• Equipamentos com tempo de partida longo e alta corrente de partida devem escolher modelos adequados para partidas pesadas. Equipamentos com carga leve ou partidas frequentes devem escolher modelos de ação sensível.
• O tipo dividido ou o tipo combinado podem ser escolhidos de acordo com a estrutura do painel de controle, sendo o tipo combinado mais conveniente para instalação e fiação.
• Em ambientes com alta temperatura ou grande diferença de temperatura, devem ser selecionados modelos com compensação de temperatura. Para ambientes especiais, podem ser escolhidos produtos com desempenho de proteção mais robusto.
• O tipo geral pode ser escolhido para situações comuns. O tipo multifuncional, com funções de detecção de falta de fase e desequilíbrio, ou relés eletrônicos, pode ser selecionado para situações com altos requisitos de segurança.

Como realizar a manutenção de um relé de sobrecarga térmica?

Certifique-se de que o valor de ajuste corresponda à corrente nominal do motor para evitar mau funcionamento ou falha de proteção. Evite a geração excessiva de calor ou a perda de confiabilidade do funcionamento causadas por mau contato. Verifique se há desgaste, oxidação ou travamento mecânico e substitua os contatos, se necessário.

Remova poeira e detritos e reforce a inspeção, especialmente em ambientes empoeirados ou úmidos. Após a atuação do relé, verifique primeiro a causa da sobrecarga do motor e rearme o relé somente após a solução do problema, evitando assim acionamentos repetidos de sobrecarga.

Conclusão

Relés de sobrecarga térmica São componentes comumente usados ​​para proteção de motores e podem prevenir eficazmente o superaquecimento e danos aos motores durante sobrecargas prolongadas. Apresentam estrutura simples, baixo custo e alta confiabilidade, sendo amplamente utilizados em diversos sistemas de controle elétrico.

Na prática, a seleção adequada, a configuração correta e a manutenção regular podem proporcionar uma proteção estável e confiável contra sobrecarga para motores, tornando-os um componente fundamental no sistema de proteção de motores. A KRIPAL oferece uma ampla gama de relés de sobrecarga térmica que podem fornecer soluções perfeitas para suas necessidades nessa área. Entre em contato com um de nossos engenheiros. Ele poderá ajudá-lo a solucionar o problema.

Perguntas Frequentes

P: Os relés de sobrecarga térmica podem ser usados ​​para proteção contra curto-circuito?

Não. Os relés de sobrecarga térmica são usados ​​principalmente para proteção contra sobrecargas de longa duração em motores e respondem lentamente a falhas de alta corrente, como curtos-circuitos. Geralmente, precisam ser usados ​​em conjunto com disjuntores ou fusíveis.

P: Um relé de sobrecarga térmica pode ser reiniciado imediatamente após atuar?

Não é recomendável rearmá-lo imediatamente. A causa da sobrecarga do motor deve ser identificada e eliminada primeiro, e o rearme só deve ser feito após o relé esfriar, para evitar sobrecargas repetidas no motor.

P: Como é normalmente configurada a corrente de ajuste de um relé de sobrecarga térmica?

Geralmente, é definido de acordo com a corrente nominal do motor, normalmente entre 1.0 e 1.1 vezes o valor nominal, e pode ser ajustado adequadamente de acordo com as características da carga.

P: A temperatura ambiente afeta o funcionamento de um relé de sobrecarga térmica?

Sim. Temperaturas ambientes excessivamente altas ou baixas podem afetar as características de funcionamento, portanto, modelos com compensação de temperatura devem ser selecionados para ocasiões com grandes diferenças de temperatura.

P: Um relé de sobrecarga térmica pode substituir um protetor eletrônico de motor?

Ele pode atender às necessidades básicas de proteção contra sobrecarga em aplicações gerais, mas os protetores eletrônicos de motor são mais adequados para situações que exigem alta precisão e funcionalidades de proteção.