Diferentes tipos de contatores elétricos: como comparar e escolher um

Um contator de 25A que continua queimando sua bobina geralmente não é um contator com defeito. É o contator errado para o trabalho. Em um padrão familiar, o dispositivo fica em um invólucro quente, a alimentação de controle cai para 85% da nominal durante cada partida do motor e a bobina é retida por horas seguidas. O contator está fazendo exatamente o que lhe foi ordenado, mas a família a que pertence nunca foi projetada para esse dever.

Sete famílias de contatores elétricos aparecem em painéis reais: eletromagnético CA padrão, eletromagnético CC, propósito definido, reversão, travamento magnético, vácuo e estado sólido. A escolha entre eles se resume a quatro questões. Quanta corrente deve ser trocada? Com que frequência? Como fica a carga no instante em que os contatos abrem? E o que a bobina deve fazer quando a energia de controle for perdida ou restaurada? Responda a essas quatro e a família se selecionará.

As seções abaixo abordam o que cada família faz bem, onde falha e os números que separam uma da outra. As classificações e valores de vida útil são valores de planejamento, portanto, confirme-os na folha de dados da peça exata antes de fazer o pedido.

O que um contator deve fazer antes de qualquer outra coisa

Um contator é uma chave operada remotamente construída para tarefas repetidas. Ele tem que fechar contra a corrente de partida sem soldar seus contatos, transportar a corrente corrente sem superaquecer, quebrar um arco sem se queimar e fazer tudo isso dezenas de milhares de vezes. Cada tipo de contator representa um conjunto diferente de compromissos em relação a essas quatro demandas.

O hardware é semelhante entre famílias:

• Bobina ou eletroímã, que transforma a tensão de controle em força mecânica
• Contatos fixos e contatos móveis, dimensionados para a corrente de carga
• Uma mola de contato que ajusta a pressão de contato, além de uma mola de retorno que abre a folga
• Uma rampa de arco ou uma explosão magnética que estica e resfria o arco
• Uma estrutura ou invólucro que mantém a lacuna e isola os postes
• Contatos auxiliares que reportam o estado ao circuito de controle

A pressão de contato é a variável silenciosa. Uma mola muito leve permite saltos e micro arcos, enquanto uma mola muito pesada força a bobina a trabalhar mais e desgasta o mecanismo mais rapidamente. Essa desvantagem é a razão pela qual um contator com classificação de 40A para aquecimento resistivo só pode ter classificação de 25A para uma carga de motor.

Os principais tipos de contatores elétricos

Estas são as famílias que você encontrará nos painéis industriais e comerciais, aproximadamente na ordem em que aparecem no campo.

Contatores eletromagnéticos CA padrão

Este é o burro de carga. Uma bobina CA laminada puxa uma armadura, fecha três ou quatro pólos e os mantém com corrente contínua da bobina. Os quadros estilo IEC variam de cerca de 9 A a 95A nos tamanhos comuns, e as bobinas geralmente cobrem de 24 V a 400 V a 50 ou 60 Hz. O ponto fraco é a própria bobina: um anel de sombreamento evita que ela vibre, mas o anel e o isolamento da bobina são as partes que mais sofrem quando a tensão de controle cai ou o ambiente esquenta. Abaixo dos tamanhos de partida de motor, um relé eletromagnético para serviço pesado em uma estrutura compacta geralmente faz o mesmo trabalho de 30 A a 40A e economiza espaço no painel.

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Contatores eletromagnéticos DC

Os arcos DC se comportam de maneira diferente porque não há cruzamento por zero para extingui-los. Um contator CC, portanto, adiciona um ímã de ruptura ou uma rampa de arco mais longa e geralmente usa um circuito economizador ou um ímã permanente para cortar a corrente de retenção. Os tamanhos industriais variam de alguns amperes até cerca de 40 A, com bateria, energia solar e circuitos de acionamento CC como principais aplicações. A polaridade da bobina é importante em muitos contatores CC, e a inversão dos fios de controle pode deixar o dispositivo permanentemente fechado ou permanentemente aberto.

Contatores de finalidade definida

Eles são construídos para uma aplicação restrita, geralmente compressores, ventiladores e bombas HVAC. Eles normalmente comutam de 20 A a 40 A, custam menos do que uma estrutura IEC de uso geral e carregam uma bobina fixa e um layout de terminal fixo. A desvantagem é a flexibilidade: blocos acessórios, bobinas intercambiáveis ​​e kits de contato sobressalentes geralmente não estão disponíveis; portanto, uma alteração na tensão de controle significa um novo contator em vez de uma nova bobina.

Contatores reversores

Um contator reverso consiste em dois contatores unidos por um intertravamento mecânico, com um intertravamento elétrico no circuito de controle. Uma unidade controla a rotação para frente e a outra controla a rotação reversa, e as duas bobinas nunca devem ser energizadas juntas. O detalhe crítico é o tempo morto: um fechamento simultâneo cria uma falta fase a fase na rede elétrica. Os intertravamentos mecânicos são a proteção primária e os intertravamentos elétricos são o backup. Talhas, transportadores e acionamentos de portas são as aplicações clássicas.

Contatores de travamento magnético

Um contator de travamento usa um pulso curto para mudar de estado e um ímã permanente para mantê-lo. Manter a energia cai para zero, o que é importante na medição de energia, comutação remota e painéis alimentados por bateria. A consequência é que o dispositivo lembra seu último comando após uma falha de energia, portanto um contato de feedback é essencial sempre que o controlador precisar saber a posição real. Compreensão como um relé de travamento magnético mantém seu estado é útil aqui, porque o mesmo princípio mecânico aparece nos contatores de travamento.

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Contatores a vácuo

Em um contator a vácuo, os contatos ficam dentro de um frasco de cerâmica selado. Sem ar para ionizar, o arco se extingue quase imediatamente e o intervalo de contato pode ser muito curto. Essas unidades suportam 100A a 400A e acima em média tensão, o que as torna comuns em mineração, acionamentos de motores pesados ​​e comutação de serviços públicos. Custo, tamanho e a necessidade de substituir garrafas de vácuo completas em vez de contatos individuais são as principais desvantagens.

Contatores de estado sólido

Um contator de estado sólido não possui nenhuma peça móvel. Tiristores ou triacs fazem a comutação, para que o dispositivo possa circular milhares de vezes por hora sem desgaste, o que se adapta a elementos de aquecimento, iluminação e controle rápido de processos. Seguem-se dois cuidados. Primeiro, o semicondutor diminui a tensão e produz calor, portanto é necessário um dissipador de calor ou ar forçado. Em segundo lugar, não há entreferro físico quando o dispositivo está desligado, portanto, uma pequena corrente de fuga flui e uma desconexão separada é necessária para um isolamento seguro.

Avaliações atuais das principais famílias

A classificação atual é o primeiro filtro, porque decide o tamanho da estrutura, o tamanho do terminal e quanto cobre deve dobrar dentro do painel.

O gráfico mostra o limite superior da faixa industrial comum para cada família, e não um limite rígido que um dispositivo nunca pode exceder. Os contatores a vácuo atingem 400 A e além, o que os coloca em uma classe diferente de painel com diferentes práticas de cabos e barramentos. Os contatores eletromagnéticos CA padrão e de estado sólido se sobrepõem estreitamente entre 95 A e 100 A, portanto, a decisão entre eles geralmente é sobre a taxa de ciclo e o calor, e não sobre a corrente. As unidades de travamento magnético e de finalidade definida preenchem a faixa intermediária de 40 A a 63A, onde a potência da bobina e o espaço do painel são mais importantes do que a classificação bruta. Os quadros reversíveis e em miniatura ficam abaixo de 32 A, porque o mecanismo adicionado ou a pequena folga dos contatos limitam o que os contatos podem transportar. Use isso como uma primeira passagem para restringir a lista e, em seguida, verifique a classificação do dispositivo para a categoria de carga exata, já que o mesmo quadro pode conter dois números muito diferentes em sua etiqueta.

Comparando tecnologias de switch lado a lado

Pontuar cada tecnologia em relação aos critérios que decidem a maioria das especificações é uma maneira rápida de ver onde estão as compensações, e a escala abaixo vai de um a cinco, onde cinco é o mais favorável.

Um contator eletromagnético CA padrão tem boa pontuação em resistência e custo de inrush, e pior em velocidade de comutação e energia de retenção, porque sua bobina consome corrente enquanto o dispositivo estiver fechado. Um contator de estado sólido inverte esse formato: ele comuta quase instantaneamente e desperdiça muito pouca energia de controle, mas não oferece nenhuma lacuna de contato físico e tem um preço de compra muito mais alto. Um contator de travamento magnético fica no meio da maioria dos eixos e se destaca na retenção de energia, pois não consome nada depois de mudar de estado. A forma de cada polígono é mais útil do que qualquer pontuação isolada, porque mostra qual ponto fraco você está aceitando. Se duas famílias pontuarem igualmente para sua aplicação, os fatores decisivos geralmente são o espaço do painel, a tensão de controle disponível e quantas operações por hora o dispositivo precisa sobreviver.

O que o tipo de carga faz para entrar em contato com a vida

A vida útil do contato é sempre cotada para uma categoria de carga, e a diferença entre as categorias é maior do que a maioria dos compradores espera quando lê uma cotação.

A curva superior mostra uma carga resistiva ou levemente indutiva, onde a corrente cruza zero duas vezes por ciclo e o arco morre rapidamente. A curva inferior mostra uma carga do motor, onde a corrente de partida é de cinco a oito vezes a corrente de operação e o arco dura mais a cada interrupção. Em 5 A as duas curvas começam próximas uma da outra, mas em 40 A a curva resistiva é aproximadamente quatro vezes maior que a curva do motor. Essa lacuna é a razão pela qual uma estrutura de contator pode ter dois números muito diferentes em sua etiqueta e por que um dispositivo de 40 A vendido para serviço de aquecimento só pode ser aprovado para cerca de 25 A de serviço do motor. Ao comparar cotações, compare a categoria de utilização e também a corrente, pois uma unidade especificada para cargas resistivas não sobreviverá por muito tempo a uma partida de motor.

O que falha no campo

Os retornos de campo são uma verificação cruzada útil, porque o mix de falhas diz mais sobre os dados de instalação e carga do que sobre a própria família de contatores.

A falha da bobina domina a lista e, na maioria dos casos, a bobina é o mensageiro e não a causa: subtensão sustentada, alta temperatura ambiente ou um emperramento mecânico, tudo termina em uma bobina queimada. Os contatos soldados ou fortemente desgastados vêm em seguida e geralmente apontam para uma corrente de partida maior do que a classificação do contato permite ou para muitas operações por hora. O desgaste mecânico da armadura e da articulação é a falha lenta e previsível que aparece após anos de serviço. Terminais soltos ou oxidados e contaminação por poeira e umidade são problemas de instalação e de gabinete e, juntos, são responsáveis ​​por aproximadamente um quarto das devoluções. Todas as cinco causas são mais baratas de prevenir na fase de especificação do que de reparar no campo, razão pela qual dados de carga precisos e um valor ambiental realista valem a hora extra de trabalho.

Uma tabela de seleção e lista de verificação

A tabela abaixo é um ponto de partida para painéis industriais em geral. Não substitui a ficha técnica, mas restringe a lista rapidamente.

Analise a lista a seguir antes de solicitar um orçamento:

1. Confirme a corrente de carga e a categoria de utilização, não apenas a corrente da placa de identificação do motor.
2. Meça ou estime o ambiente dentro do gabinete com a porta fechada.
3. Observe a tensão de controle disponível e até que ponto ela pode ceder durante uma partida.
4. Conte as operações esperadas por hora e por ano.
5. Decida o que o dispositivo deve fazer após uma falha de energia: abrir, permanecer fechado ou manter seu último estado.
6. Verifique se o painel precisa de um entreferro físico para isolamento seguro.
7. Confirme o tamanho do terminal, o trilho de montagem e os blocos de acessórios antes de fazer o pedido.

Contator ou relé, onde fica a linha

A linha entre um contator e um relé não é um número único. É uma combinação de intenção atual, de serviço e de projeto. Os relés geralmente comutam correntes mais baixas e são construídos para lógica de controle e caminhos de sinal, enquanto os contatores são construídos para comutação de carga com uma rampa de arco e um mecanismo mais pesado. A sobreposição é real: um relé eletromagnético de alta corrente pode comutar 30 A a 40 A, o que cobre pequenas bombas, aquecedores e circuitos de iluminação onde uma estrutura completa do contator seria superdimensionada.

Nesses casos, um módulo de montagem em trilho mantém a substituição simples e a fiação organizada, porque o dispositivo pode ser trocado sem perturbar a fiação do painel.

Módulo de relé M41F, módulo de relé de trilho 41F, circuito de proteção de módulo de relé fino 41F 6A. O Módulo de Relé M41F é um módulo de relé montado em trilho que oferece várias configurações de canal, de um a 32 canais, e possui circuitos de proteção integrados que sup... Ver Produto →

De onde vêm as peças

Cada especificação acima depende do dispositivo que está sendo construído. A Ningbo Chengyuan Chuangke Electronics fabrica relés e componentes de controle em Ningbo desde 1996, e seu catálogo abrange relés eletromagnéticos de uso geral, relés de palheta, relés de travamento magnético e módulos de controle industrial montados em trilhos. Essa faixa está alinhada com as famílias de contatores discutidas aqui, o que ajuda quando um painel precisa de um conjunto correspondente de dispositivos de comutação de uma fonte em vez de três fornecedores. Você pode ler mais sobre o fabricante e a rotina de produção e qualidade por trás dessas peças, ou envie os dados de carga e o valor do ambiente e deixe a equipe confirmar o tamanho correto da estrutura e a tensão da bobina.

Escolha primeiro a família, depois o tamanho do quadro e depois a tensão da bobina. Um contator de propósito definido para um ar condicionado, uma unidade de trava magnética para um medidor remoto e um dispositivo de estado sólido para um aquecedor de ciclo rápido são respostas corretas, e cada uma delas seria um erro em uma das outras duas posições.

Vale a pena anotar as quatro perguntas do início deste guia na bancada: corrente, taxa de ciclo, tipo de carga na interrupção e comportamento da bobina após uma falha de energia. Quando chega uma cotação sem categoria de utilização ou classificação ambiental, é o momento de perguntar, pois são esses dois números que decidem se o contator da caixa ainda estará funcionando daqui a cinco anos.