Como funciona uma partida de motor? Contator, relé de sobrecarga e lógica de controle

Ouça a partida de um motor transportador de 15 kW e você ouvirá um ruído sólido em vez de uma série de cliques. Esse único som responde à questão de como funciona uma partida de motor. A tensão de controle atinge uma bobina, a bobina cria um campo magnético, uma armadura móvel é puxada para dentro de um núcleo fixo e três contatos pesados ​​se fecham para enviar tensão de linha ao motor. A partir desse momento o starter continua medindo a corrente para que o motor nunca funcione sem proteção.

A resposta curta é que uma partida de motor é um contator mais um relé de sobrecarga, conectado de forma que um botão de partida energiza a bobina do contator enquanto um botão de parada, um desarme por sobrecarga ou uma perda de alimentação a desenergiza. O contator comuta a energia. O relé de sobrecarga decide quando o motor está consumindo muita corrente por muito tempo. O circuito de controle decide quando qualquer um deles atua.

Todo o resto da família, reversão, estrela-triângulo, partida suave, é construído sobre a mesma base.

As duas tarefas que toda partida de motor realiza

Um motor precisa de uma chave que sobreviva à partida de uma partida e precisa de proteção que não confunda uma partida normal com uma falha. Um contator sozinho pode comutar e um disjuntor sozinho pode interromper um curto-circuito, mas nenhum deles protege o enrolamento de uma sobrecarga sustentada, como um transportador emperrado ou um rolamento desgastado.

As duas funções estão, portanto, divididas. O contator é selecionado para operação do motor, que em termos IEC é categoria de utilização AC-3, portanto seus contatos são dimensionados para fazer e interromper cerca de seis a oito vezes a corrente de carga total do motor. O relé de sobrecarga é selecionado para seguir um modelo térmico, permitindo a passagem da partida e disparando na corrente menor que persiste após o motor ter atingido a velocidade.

Dentro do contator: como a bobina fecha os contatos

Quando a tensão de controle atinge a bobina, a corrente flui através de milhares de voltas de fio de cobre e produz um campo magnético no núcleo. O campo puxa a placa da armadura em direção ao núcleo contra uma mola de retorno. Como os contatos móveis ficam na mesma armadura, os contatos principais fecham e o circuito do motor é concluído. Os contatos auxiliares mudam de estado no mesmo instante, e é assim que o contato selado assume o controle do botão de partida. O mesmo princípio magnético impulsiona um relé eletromagnético de uso geral , apenas em níveis atuais muito mais baixos.

Dois números são importantes aqui e são diferentes. A potência de captação, a irrupção necessária para puxar a armadura, é muito maior do que a potência selada necessária para mantê-la. Uma bobina de 230 V CA pode consumir 70 VA para fechar e apenas 7 VA para segurar. Se a tensão de controle cair, a armadura vibra, os contatos formam arco e a bobina superaquece. Transformadores de controle subdimensionados causam mais falhas de partida em campo do que contatos desgastados.

Quando a bobina é desenergizada, a mola empurra a armadura para trás e os contatos se abrem. Um arco se forma quando a corrente é interrompida e a rampa do arco o divide, esfria e o extingue. É por isso que a vida útil do contato é calculada em ciclos operacionais com carga nominal e não em anos.

O relé de sobrecarga: proteção mais lenta e inteligente

O relé de sobrecarga é deliberadamente lento. Um motor consome de seis a oito vezes sua corrente nominal durante uma partida normal, portanto, um dispositivo que reaja instantaneamente nunca deixaria o motor funcionar.

Em um relé de sobrecarga térmica, a corrente do motor passa através dos elementos aquecedores ou através do primário de um transformador de corrente. Uma tira bimetálica dobra à medida que aquece e, após um tempo suficiente, aciona um mecanismo que abre um contato normalmente fechado no circuito da bobina. A classe de disparo descreve a velocidade seis vezes maior que a corrente definida. A Classe 10 dispara em 10 segundos, a Classe 20 em 20 segundos e a Classe 30 em 30 segundos. Ventiladores de alta inércia, transportadores carregados e partidas longas geralmente exigem Classe 20 ou superior.

Os relés de sobrecarga eletrônicos substituem o bimetálico por transformadores de corrente e um circuito de medição. Eles ainda seguem um modelo térmico, mas acrescentam perda de fase, desequilíbrio de fase e detecção de falta à terra, e a classe de disparo é ajustável. Em um painel construído com fusíveis, onde um único fusível queimado pode deixar um motor funcionando em duas fases, essa detecção extra vale o custo adicional. Defina a corrente de acordo com a corrente de carga total da placa de identificação do motor e, em seguida, ajuste o fator de serviço e a temperatura dentro do gabinete, em vez da temperatura da sala.

O circuito de controle: partida, parada e contato de vedação

O circuito de controle é o que faz o starter se comportar de maneira previsível. Sua sequência é simples e cada etapa é importante:

1. A energia de controle está disponível no botão de parada, que normalmente está fechado.
2. Pressionar o botão Iniciar fecha um contato normalmente aberto e a corrente flui para a bobina do contator.
3. A bobina é energizada, os contatos principais fecham e um contato auxiliar normalmente aberto fecha em paralelo com o botão de partida.
4. Liberar o botão de partida deixa a bobina energizada através desse contato auxiliar, conhecido como contato de vedação ou retenção.
5. Pressionar stop, perder potência de controle ou desarmar o relé de sobrecarga interrompe o circuito da bobina, os contatos abrem e o contato de vedação se reinicializa.

A última etapa explica um comportamento de segurança que vale a pena lembrar. Se a tensão de alimentação desaparecer, o starter desliga e não reinicia sozinho quando a energia retorna. Um operador deve pressionar start novamente. Isso é proteção contra subtensão e é uma diferença clara entre uma partida baseada em contator e um relé de travamento magnético, que mantém sua última posição sem nenhuma corrente na bobina.

Quando um starter tem que fazer mais do que começar e parar

• Partida reversa: dois contatores com intertravamentos mecânicos e elétricos, trocando duas fases para alterar a rotação.
• Partida estrela-triângulo: três contatores reconfiguram o enrolamento, reduzindo a corrente de partida para aproximadamente um terço do valor direto na linha.
• Partida suave: os tiristores aumentam a tensão e, em seguida, um contator de bypass transporta a corrente de operação.
• Inversor de frequência variável: controla a velocidade e também a partida, com um contator usado como seccionador e não como dispositivo de comutação.

Módulos de relé e relés de travamento dentro de um painel inicial

Nem todo trabalho de comutação em um painel de controle pertence ao contator. Os relés de interposição isolam uma saída do CLP de um circuito de bobina, multiplicam contatos para indicação e alarmes e comutam pequenas cargas que desperdiçariam a vida útil de um contator grande. Para esses trabalhos, montagem em trilho módulos de controle industriais mantenha o painel arrumado e funcional.

Um módulo de relé de trilho fino é uma resposta prática quando um painel precisa crescer sem novo espaço no gabinete, já que vários canais cabem na largura de um dispositivo convencional.

Módulo de relé fino em trilho DIN M41F, 6A Módulo de relé ferroviário que economiza espaço com até 32 canais, comutação de 6A, proteção integrada e isolamento de corrente forte/fraca para gabinetes de controle compactos. Ver Produto →

Quando a carga comutada é um banco de aquecedores resistivos ou uma saída de alta corrente em vez de um motor, um relé de alta corrente transporta a corrente sem a área ocupada por um contator.

Relé de potência SPDT de alta corrente CYT90 Relé SPDT compacto classificado como 20A/30A 250VAC, adequado para comutação de saída de alta corrente em eletrodomésticos, aquecedores industriais e automação. Ver Produto →

Para circuitos de saída que necessitam de uma classificação de contato definida e uma instalação limpa em trilho DIN, um módulo de relé de trilho industrial de 16 A cobre a maioria das tarefas auxiliares e de sinalização em um painel inicial.

Módulo de relé de trilho industrial MCYF3 14F 16A Módulo de relé modular de trilho 16A com até 32 canais, adequado para controle industrial centralizado e circuitos de saída do painel de partida. Ver Produto →

Verificações de seleção que decidem se um titular sobrevive

A maioria dos problemas iniciais remonta a uma decisão de seleção tomada na fase de cotação, e não a um defeito de fabricação. Estas são as verificações que vale a pena executar antes de fazer um pedido.

Modos de falha e o que eles dizem

• Vibração na partida: tensão de controle muito baixa, terminal de bobina solto ou transformador de controle com falha.
• Contatos principais soldados: contatos subdimensionados, funcionamento em movimento ou problema mecânico na máquina acionada.
• Disparo incômodo: sobrecarga definida abaixo da corrente de carga total do motor, monofásico, gabinete quente ou classe de desarme errada.
• Queima da bobina: operação contínua com tensão reduzida ou uma armadura que não consegue assentar corretamente.
• Uma fase aberta após um disparo: inspecione os contatos do relé de sobrecarga e o circuito de controle antes de substituir todo o starter.

Respostas rápidas

Qual é a diferença entre um contator e uma partida de motor?

Um contator apenas comuta a energia. Uma partida combina um contator com um relé de sobrecarga e um circuito de controle, de modo que comuta e protege ao mesmo tempo.

Por que o motor de partida desarma alguns segundos após a partida?

Na maioria das vezes, a sobrecarga é definida como muito baixa, a classe de disparo é muito rápida para uma partida longa ou falta uma fase. Verifique primeiro a corrente definida na placa de identificação e depois meça o tempo de partida e a corrente em todas as três fases.

Uma partida de motor funciona porque dois dispositivos com escalas de tempo diferentes cooperam. O contator reage em milissegundos e comuta a corrente total do motor. O relé de sobrecarga reage em segundos e remove a corrente antes que o enrolamento seja danificado. Uma vez compreendido o circuito da bobina, o contato de vedação e a configuração de sobrecarga, a solução de problemas de uma partida deixa de ser uma adivinhação e se torna uma pequena lista de medições.

Se você estiver especificando partidas, contatores de substituição ou relés que ficam ao lado deles no painel, combinar as classificações dos contatos e as tensões da bobina com a carga real é a diferença entre um painel que funciona por uma década e um que é aberto a cada trimestre.