Esquemas de ligação do contator magnético em 220 V e 380 V + particularidades da conexão independente

O contator magnético é um dispositivo responsável pelo funcionamento ininterrupto e conforme os padrões dos equipamentos. Com ele, realiza-se a distribuição da tensão de alimentação e o controle do funcionamento das cargas conectadas.

Na maioria das vezes, a alimentação é fornecida aos motores elétricos através dele. E através dele também se realiza a reversão do motor, sua parada. Todas essas manipulações podem ser realizadas com o esquema correto de ligação do contator magnético, que pode ser montado por conta própria.

Neste material, vamos falar sobre a construção e os princípios de funcionamento do contator magnético, bem como detalhar as nuances da ligação do dispositivo.

Diferença entre contator magnético e contator

Frequentemente, ao selecionar um dispositivo de comutação, surge confusão entre contatores magnéticos (CM) e contatores. Esses dispositivos, apesar de sua semelhança em muitas características, são conceitos diferentes. O contator magnético combina vários aparelhos, que estão conectados em um único nó de controle.

No CM podem ser incluídos vários contatores, além de dispositivos de proteção, acessórios especiais e elementos de controle. Tudo isso está encapsulado em um invólucro com algum grau de proteção contra umidade e poeira. Com esses dispositivos, principalmente se controla o funcionamento de motores assíncronos.

A tensão máxima com a qual o contator magnético trabalha depende da bobina eletromagnética de indutância. Existem CM de pequenos valores nominais — 12, 24, 110 V, mas os mais comuns são de 220 e 380 V

O contator é um dispositivo monobloco com um conjunto de funções previstas pela construção específica. Enquanto os contatores magnéticos são usados em esquemas bastante complexos, os contatores estão presentes principalmente em esquemas simples.

Construção e finalidade do aparelho

Comparando a ligação do CM e do contator, pode-se concluir que o primeiro dispositivo difere do segundo por ser usado para dar partida em motores elétricos. Pode-se até dizer que o CM é o mesmo que um contator, com o qual se controla o motor elétrico.

Essa diferença é tão condicional que, ultimamente, muitos fabricantes chamam os MP de contatores de corrente alternada, mas com pequenas dimensões. Além disso, o aperfeiçoamento constante dos contatores os tornou universais, por isso se tornaram multifuncionais.

Finalidade do contator magnético

Os MPs e contatores são instalados em redes de energia que transportam corrente com tensão alternada ou contínua. Sua ação baseia-se na indução eletromagnética.

O dispositivo é equipado com contatos de sinalização e aqueles através dos quais a alimentação é fornecida. Os primeiros são chamados auxiliares, os segundos, principais.

Os botões de partida, com os quais o circuito é equipado, garantem uma operação conveniente. Se for necessário desligar a carga, basta pressionar a tecla 'Stop'. Com isso, o fornecimento de tensão para a bobina do contator cessará e o circuito será interrompido.

Os MPs controlam remotamente instalações elétricas, incluindo motores elétricos. Seu papel como proteção é nulo — apenas quando a tensão desaparece ou cai para um limite abaixo de 50%, os contatos de potência se abrem.

Após a parada do equipamento, no qual o contator está incorporado, ele nunca ligará sozinho. Para isso, será necessário pressionar a tecla 'Start'.

Para a segurança, este é um ponto muito importante, pois são totalmente excluídos acidentes provocados pela ligação espontânea da instalação elétrica.

Os contatores, em cujo circuito estão incluídos relés térmicos, protegem o motor elétrico ou outra instalação contra sobrecargas prolongadas. Esses relés podem ser bipolares (TRN) ou unipolares (TRP). A atuação ocorre sob a influência da corrente de sobrecarga do motor que flui através deles.

Construção e funcionamento do aparelho

Para o funcionamento correto do MP, é necessário seguir certas regras de instalação, ter noção dos fundamentos da técnica de relés, escolher adequadamente o esquema de alimentação do equipamento.

Como os dispositivos são projetados para funcionar por um curto período de tempo, os mais populares são os MPs com contatos normalmente abertos. Os MPs das séries PME, PAE são os mais procurados.

Os primeiros são instalados em circuitos de sinalização para motores elétricos com potência de 0,27 – 10 kW. Os segundos, com potência de 4 – 75 kW. Eles são projetados para tensão de 220, 380 V.

Existem quatro variantes de execução:

• aberto;
• protegido;
• protegido contra poeira e água;
• à prova de poeira e respingos.

Os contatores PME incluem em sua construção um relé bifásico TRN. No contator da série PAE, o número de relés incorporados depende do tamanho.

As letras designam o tipo de dispositivo, os números seguintes — de 1 a 6 — o tamanho. O segundo dígito é a execução. O número 1 indica um MP não reversível sem proteção térmica, o 2 — o mesmo, mas com proteção térmica, o 3 — reversível sem proteção térmica, o 4 — com proteção térmica, reversível.

Com uma tensão cerca de 95% da nominal, a bobina do contator é capaz de garantir um funcionamento confiável.

O contator magnético é composto pelos seguintes componentes principais:

• núcleo;
• bobina eletromagnética;
• armadura;
• estrutura;
• sensores mecânicos de funcionamento;
• grupos de contatores — principal e auxiliar.

Também podem ser incluídos na construção como elementos adicionais: relé de proteção, fusíveis elétricos, conjunto adicional de terminais, dispositivo de partida.

O contator magnético inclui em sua construção: base (1), contatos fixos (2), mola (3), núcleo (4), indutor (5), armadura (6), mola (7), ponte de contato (8), mola (9), câmara de extinção de arco (10), elemento de aquecimento (11)

Na verdade, é um relé, mas que desliga uma corrente muito maior. Como os eletroímãs deste dispositivo são bastante potentes, ele se destaca pela alta velocidade de operação.

O eletroímã na forma de uma bobina com grande número de espiras é projetado para tensão de 24 – 660 V. Ela está localizada no núcleo; a alta potência é necessária para superar a força da mola.

Esta última é projetada para a rápida desconexão dos contatos, cuja velocidade determina a magnitude do arco elétrico. Quanto mais rápida for a abertura, menor será o arco e melhores serão as condições dos próprios contatos.

O estado normal é quando os contatos estão abertos. A mola mantém a parte superior do núcleo magnético elevada.

Quando a alimentação é fornecida ao contator magnético, a corrente passa pela bobina e forma um campo eletromagnético. Ele atrai a parte móvel do núcleo magnético comprimindo a mola. Os contatos fecham, a alimentação é fornecida à carga e, como resultado, ela é ligada.

Em caso de desconexão da alimentação do contator magnético, o campo eletromagnético desaparece. Ao se descomprimir, a mola dá um impulso e a parte superior do núcleo magnético sobe. Como consequência, os contatos se abrem e a alimentação da carga é interrompida.

Alguns modelos de contatores são equipados com supressores de sobretensão, que são usados em sistemas de controle semicondutores.

Pode-se verificar manualmente o funcionamento do sistema pressionando a armadura para sentir a força de contração da mola. É justamente a força de contração que lida com o campo magnético. Quando a armadura é totalmente abaixada, os contatos, rejeitados pela mola, são desligados.

A alimentação da bobina de controle após a conexão do contator magnético é realizada com corrente alternada, mas para este dispositivo o tipo de corrente não importa.

Os contatores geralmente são equipados com dois tipos de contatos: de potência e de intertravamento. Através dos primeiros, a carga é conectada, e os segundos protegem contra ações incorretas na conexão.

Os contatores de potência podem ter 3 ou 4 pares, tudo depende da construção do dispositivo. Em cada par, há contatos móveis e fixos, conectados aos terminais localizados no invólucro por meio de placas metálicas.

Os primeiros diferem porque a alimentação é fornecida continuamente à carga. A desativação ocorre somente após o acionamento do contator.

Nos contatores com contatos normalmente abertos, a alimentação é fornecida exclusivamente durante o funcionamento do contator.

Existem dois tipos de contatos de bloqueio: normalmente fechados e normalmente abertos. O primeiro tipo é o contato do botão 'Parar', e o normalmente aberto é o botão 'Iniciar'.

Os contatos normalmente fechados diferem porque a alimentação é fornecida continuamente à carga, e a desconexão ocorre somente após o acionamento do contator. Nos contatores com contatos normalmente abertos, a alimentação é fornecida exclusivamente durante o funcionamento do contator.

Características da montagem do contator

A instalação incorreta do contator magnético pode ter consequências como falsos acionamentos. Para evitar isso, não se deve escolher áreas sujeitas a vibrações, choques ou impactos.

Estruturalmente, o contator magnético é projetado para ser montado em um quadro elétrico, desde que sejam seguidas as regras. O dispositivo funcionará de forma confiável se o local de instalação for uma superfície reta, plana e posicionada verticalmente.

Os relés térmicos não devem ser aquecidos por fontes externas de calor, o que afetará negativamente o funcionamento do dispositivo. Por esse motivo, eles não devem ser colocados em locais sujeitos a aquecimento.

Não é absolutamente permitido instalar o contator magnético em uma sala onde existam dispositivos montados com corrente de 150 A ou mais. A ligação e desligamento desses dispositivos provoca um choque rápido.

Os fios de cobre devem ser estanhados antes da conexão. Se forem multiprova, suas extremidades são torcidas antes da estanhagem. Nos fios de alumínio, as extremidades são limpas com uma lima, depois revestidas com pasta ou vaselina técnica.

Para evitar o desalinhamento das arruelas de pressão localizadas no grampo de contato do contator, a extremidade do condutor é dobrada em forma de U ou em anel. Quando for necessário conectar dois condutores ao grampo, suas extremidades devem estar retas e localizadas em ambos os lados do parafuso de aperto.

Antes de colocar o contator em funcionamento, deve-se realizar uma inspeção e verificação do funcionamento de todos os elementos. As peças móveis devem se mover manualmente. As conexões elétricas devem ser conferidas com o esquema.

Esquemas populares de ligação do CM

O esquema de instalação mais utilizado é com um único dispositivo. Para conectar seus elementos principais, utiliza-se um cabo de 3 condutores e dois contatos abertos quando o dispositivo está desligado.

Este é um esquema extremamente simples. Ele é montado quando o disjuntor automático QF é fechado. O fusível PU protege o circuito de controle contra curto-circuito (CC).

Em circunstâncias normais, o contato do relé R está fechado. Ao pressionar a tecla 'Iniciar', o circuito é fechado. Pressionar o botão 'Parar' interrompe o circuito. Em caso de sobrecarga, o sensor térmico R atua e interrompe o contato R, a máquina para.

Nesta configuração, a tensão nominal da bobina é de grande importância. Quando a tensão na bobina é 220 V e a do motor é 380 V, em caso de conexão em estrela, esta configuração não é adequada.

Para isso, utiliza-se um circuito com condutor neutro. É aconselhável utilizá-lo no caso de conexão dos enrolamentos do motor em triângulo.

Nuances da ligação do dispositivo em 220 V

Independentemente de como se decide conectar o contator magnético, no projeto estão sempre presentes dois circuitos — o de potência e o de sinal. Pelo primeiro é fornecida a tensão, pelo segundo se controla o funcionamento do equipamento.

Características do circuito de potência

A alimentação para o MP é conectada através dos contatos, geralmente designados pelos símbolos A1 e A2. Eles recebem tensão de 220 V, se a própria bobina for projetada para essa tensão.

É mais conveniente conectar a 'fase' ao A2, embora não haja diferença fundamental na conexão. A fonte de alimentação é conectada aos contatos localizados abaixo no corpo.

O tipo de tensão não importa, o principal é que o valor nominal não ultrapasse 220 V.

Através de um contator magnético equipado com bobina de 220 V, é possível fornecer tensão a partir de geradores a diesel e eólicos, bateria ou outras fontes. A sua retirada ocorre nos terminais T1, T2, T3.

Uma desvantagem desta opção de conexão é que para ligá-la ou desligá-la é necessário manipular o plugue. O esquema pode ser melhorado instalando um disjuntor antes do MP. Com ele, a alimentação é ligada e desligada.

Modificação do circuito de comando

Estas alterações não afetam o circuito de potência; neste caso, apenas o circuito de controle é modernizado. Todo o esquema sofre pequenas modificações.

Quando as teclas estão em um mesmo invólucro, o conjunto é chamado de 'posto de botões'. Cada uma possui um par de entradas e um par de saídas. Na tecla 'Iniciar', os terminais são normalmente abertos (NA), na oposta, normalmente fechados (NF).

As teclas são instaladas em série antes do MP. A primeira é 'Iniciar', seguida por 'Parar'. Os contatos do contator magnético são manipulados por meio de um impulso de controle.

A fonte desse impulso é o botão de partida pressionado, que abre o caminho para fornecer tensão à bobina de controle. Não é necessário manter o 'Iniciar' pressionado.

Ele é mantido pelo princípio de auto-retenção. Consiste em que, paralelamente ao botão 'Iniciar', são conectados contatos adicionais de auto-bloqueio. São eles que fornecem tensão à bobina.

Após o seu fechamento, a bobina se autoalimenta. A interrupção deste circuito leva ao desligamento do MP.

A tecla de desligamento 'Parar' geralmente é vermelha. O botão de partida pode ter não apenas a inscrição 'Iniciar', mas também 'Avançar', 'Retroceder'. Na maioria das vezes é de cor verde, embora possa ser preta.

Conexão à rede trifásica

É possível conectar a alimentação trifásica através da bobina do MP, que funciona com 220 V. Geralmente, o esquema é usado com um motor assíncrono. O circuito de sinal não é alterado.

Uma fase e o 'neutro' são conectados aos terminais correspondentes. O condutor de fase é passado através dos botões de partida e parada. Nos contatos NO13, NO14, é colocada uma ponte entre contatos normalmente fechados e normalmente abertos.

O circuito de potência tem diferenças, mas não muito significativas. Três fases são fornecidas às entradas identificadas no diagrama como L1, L2, L3. A carga trifásica é conectada a T1, T2, T3.

Introdução do relé térmico no esquema

No intervalo entre o contator magnético e o motor elétrico assíncrono, um relé térmico é conectado em série. Sua seleção é feita de acordo com o tipo de motor.

O relé térmico protegerá o motor elétrico contra falhas e situações de emergência que podem ocorrer com a perda de uma das fases.

O relé é conectado ao terminal do contator magnético. A corrente passa através dele para o motor em série, aquecendo o relé ao mesmo tempo. A parte superior do relé possui contatos auxiliares integrados com a bobina.

Os elementos de aquecimento do relé são dimensionados para a corrente máxima que passa por eles. Isso é feito para que, quando o motor estiver em risco devido ao superaquecimento, o relé possa desligar o contator.

Também recomendamos a leitura do nosso outro artigo onde explicamos como escolher e conectar um contator eletromagnético para 380 V. Mais detalhes – acesse o link.

Partida do motor com marcha reversa

Para o funcionamento de equipamentos específicos, é necessário que o motor possa girar tanto para a esquerda quanto para a direita.

O esquema de ligação para esta opção contém dois MPs, uma estação de botões ou três botões individuais — dois de partida 'Frente', 'Ré' e 'Parada'.

Para implementar esta opção, ao esquema com um MP é adicionado mais um circuito de sinal. Ele inclui o botão SB3 e o MP KM2. A parte de potência também é ligeiramente modificada.

Contra curto-circuito, o circuito de potência é protegido pelos contatos normalmente fechados KM1.2, KM2.2.

A preparação do esquema para operação é realizada da seguinte forma:

1. Liga-se o disjuntor QF1.
2. As fases A, B, C são fornecidas aos contatos de potência dos MPs KM1, KM2.
3. A fase que alimenta o circuito de comando (A) através de SF1 (disjuntor de proteção dos circuitos de sinal) e do botão SB1 'Parada' é fornecida ao contato 3 (botões SB2, SB3) e ao contato 13NO (MPs KM1, KM2).

Em seguida, o esquema funciona de acordo com um algoritmo que depende da direção de rotação do motor.

Controle da reversão do motor

A rotação começa quando o botão SB2 é acionado. Nesse momento, a fase A é fornecida através de KM2.2 à bobina do MP KM1. O contator começa a fechar, fechando os contatos normalmente abertos e abrindo os contatos normalmente fechados.

O fechamento do contato KM1.1 provoca a auto-retenção, e após o fechamento dos contatos KM1, as fases A, B, C são aplicadas aos contatos correspondentes dos enrolamentos do motor, iniciando sua rotação.

Antes de dar partida ao motor no sentido oposto, é necessário parar a rotação previamente definida através do botão 'Stop'. Para girar no sentido inverso, basta utilizar o contator KM2 para trocar a posição de duas das fases de alimentação.

A ação executada desconectará o circuito, a fase de controle A deixará de ser fornecida à bobina do contator KM1, e o núcleo com os contatos, por meio da mola de retorno, retornará à posição inicial.

Os contatos se desconectarão, o fornecimento de tensão ao motor M será interrompido. O circuito permanecerá em modo de espera.

A partida é feita pressionando o botão SB3. A fase A, através do contato KM1.2, chega ao contator KM2, o contator magnético é acionado e, através do contato KM2.1, fica em auto-retenção.

Em seguida, o contator magnético (MP), através dos contatos KM2, trocará as fases de lugar. Como resultado, o motor M mudará o sentido de rotação. Nesse momento, o contato KM2.2, localizado no circuito que alimenta o contator KM1, se desconectará, impedindo o acionamento do KM1 enquanto o KM2 estiver em funcionamento.

Funcionamento do esquema de potência

A responsabilidade pela comutação das fases para reverter o sentido de rotação do motor é do circuito de potência.

O fio de cor branca leva a fase A ao contato esquerdo do contator magnético KM1, depois, através de uma ponte, chega ao contato esquerdo do KM2. As saídas dos contatores também são unidas por uma ponte cruzada e, em seguida, através do KM1, a fase A do motor é fornecida ao primeiro enrolamento.

Quando os contatos do contator magnético KM1 são acionados, a fase A é fornecida ao primeiro enrolamento, a fase B ao segundo e a fase C ao terceiro. O motor então gira para a esquerda.

Quando o KM2 é acionado, as fases B e C são trocadas. A primeira (fase B) vai para o terceiro enrolamento, a segunda (fase C) vai para o segundo. Não há alteração na fase A. O motor começará a girar para a direita.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Detalhes sobre o dispositivo e conexão do contator:

Ajuda prática na conexão do contator magnético:

Com base nos esquemas fornecidos, é possível conectar o contator magnético manualmente tanto a uma rede de 220 V quanto a 380 V.

É importante lembrar que a montagem não é complicada, mas para o esquema reversivo é essencial ter proteção bilateral, impossibilitando o acionamento simultâneo. O bloqueio pode ser mecânico ou através de contatos de intertravamento.

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