Relé de controle de fases: princípio de funcionamento, tipos, marcação + como ajustar e conectar

O resultado de uma situação técnica em que os enrolamentos do estator do motor consomem corrente acima dos valores paramétricos definidos é o calor excessivo. Esse fator causa a redução da qualidade do isolamento do motor. O equipamento falha.

O tempo de reação dos relés térmicos de sobrecarga geralmente não é suficiente para fornecer proteção eficaz contra o calor excessivo gerado por alta corrente. Nesses casos, apenas o relé de controle de fases parece ser um dispositivo de proteção eficaz.

Informações gerais sobre o dispositivo

A funcionalidade de dispositivos elétricos desse tipo é significativamente mais ampla do que apenas a proteção contra superaquecimento e curto-circuito.

Na prática, foram observadas propriedades eficazes dos relés de seleção de fases sobrecarregadas, que, em última análise, fornecem proteção abrangente.

Uma das inúmeras variações de soluções de design na produção de relés de fase. No entanto, apesar da diversidade de invólucros e configurações de circuito, a funcionalidade dos dispositivos é uniforme.

Graças aos dispositivos de monitoramento do estado das fases, são obtidas as seguintes vantagens:

• aumento da vida útil do motor;
• redução de reparos caros ou substituição do motor;
• diminuição do tempo de inatividade devido a defeitos do motor;
• redução dos riscos de choque elétrico.

Além disso, o dispositivo fornece proteção confiável contra incêndio e curto-circuito dos enrolamentos do motor.

Execução típica de relés de proteção

Existem dois tipos principais de dispositivos de proteção destinados ao uso em sistemas trifásicos: relés de medição de corrente e de medição de tensão.

Vantagens do uso dos dispositivos

O lado vantajoso dos relés de proteção de corrente em relação aos relés de controle de tensão é óbvio. Este tipo de dispositivo funciona independentemente da influência da FEM (força eletromotriz), que invariavelmente acompanha a falha de fase durante as sobrecargas do motor.

Além disso, os dispositivos que operam com base no princípio de medição de corrente são capazes de detectar comportamento anômalo do motor. O controle é possível tanto no lado da linha no circuito de derivação quanto no lado da carga, onde o relé está instalado.

Esta é a aparência de um dos modelos de relé de controle de tensão. Dispositivos semelhantes podem ser usados não apenas para necessidades industriais, mas também para residências particulares.

Os instrumentos que controlam o processo com base no princípio da medição de tensão se limitam a detectar condições anormais de operação apenas no lado da linha onde o dispositivo está conectado.

No entanto, os dispositivos sensíveis à variação de tensão também têm uma vantagem importante. Ela consiste na capacidade de dispositivos desse tipo detectarem um estado anormal, independentemente do estado do motor.

Por exemplo, um tipo de relé sensível a variações de corrente detecta um estado anormal das fases apenas durante o funcionamento do motor. Já o dispositivo de medição de tensão oferece proteção imediatamente antes da partida do motor.

Além disso, entre as vantagens dos dispositivos de medição de tensão, destacam-se a instalação simples e o menor preço.

Este tipo de dispositivo de proteção:

• não precisa de transformadores de corrente adicionais;
• é aplicado independentemente da carga do sistema.

E para seu funcionamento, basta conectar a tensão.

Detecção de falha de fase

Uma falha de fase é perfeitamente possível devido à queima de um fusível de uma das partes do sistema de distribuição de energia. Uma falha mecânica no equipamento de comutação ou a ruptura de uma das linhas de transmissão também provocam uma falha de fase.

Proteção do motor elétrico organizada através de um relé de controle. Essa forma permite operar os motores de forma mais eficiente, sem o receio de que eles sejam rapidamente danificados.

Um motor trifásico operando em uma única fase extrai a corrente necessária das duas linhas restantes. A tentativa de iniciá-lo em modo monofásico resultará no bloqueio do rotor e o motor não dará partida.

O tempo de reação para uma unidade de sobrecarga térmica pode ser muito longo para fornecer proteção eficaz contra superaquecimento. Se um relé térmico não estiver instalado para protegê-lo, então quando ocorrer uma falha devido ao superaquecimento que apareceu nos enrolamentos do motor.

A proteção de um motor trifásico contra o fator de falta de fase é dificultada pelo fato de que um motor trifásico subcarregado, operando em uma das três fases, gera uma tensão chamada regenerada (força contraeletromotriz).

Ela é gerada dentro do enrolamento rompido e praticamente iguala a magnitude da tensão de alimentação perdida. Portanto, os relés de medição de tensão, que controlam apenas sua magnitude, não fornecem proteção completa contra o fator de falta de fase nessas situações.

Diagrama de ligação do dispositivo de controle de fases e tensão no circuito de comando de um motor trifásico. Esta é uma variante clássica de circuito, amplamente utilizada na prática.

Um grau mais elevado de proteção pode ser obtido com um dispositivo que tenha detecção de desvio do ângulo de fase, geralmente acompanhando a falha de fase. Em condições normais, a tensão trifásica tem 120 graus de fase entre si. Uma falha resultará em um desvio do ângulo em relação aos 120 graus normais.

Identificação de reversão de fase

A inversão de fase pode ocorrer:

1. Manutenção está sendo realizada em equipamentos motorizados.
2. Alterações foram feitas no sistema de distribuição de energia elétrica.
3. Quando a restauração da energia resulta em uma sequência de fases diferente da que existia antes da interrupção.

A detecção de inversão de fase é importante se um motor operando no sentido reverso puder danificar o mecanismo acionado ou, pior ainda, causar danos físicos ao pessoal de manutenção.

Além disso, o uso de relés de proteção é garantir a segurança do pessoal de trabalho: 1 – fase interrompida; 2 – tensão de passo

As regras de operação de redes elétricas exigem a aplicação de proteção contra possível inversão de fase em todos os equipamentos, incluindo veículos de transporte de pessoal (escadas rolantes, elevadores, etc.).

Detecção de desequilíbrio de tensão

O desequilíbrio geralmente se manifesta se as tensões de linha de entrada fornecidas pela companhia de energia elétrica tiverem níveis diferentes. O desequilíbrio pode ocorrer quando cargas monofásicas de iluminação, tomadas elétricas, motores monofásicos e outros equipamentos são conectados em fases individuais e não são distribuídos de forma balanceada.

Em qualquer um desses casos, forma-se um desequilíbrio de corrente no sistema, o que reduz a eficiência e encurta a vida útil do motor.

Tensão desequilibrada ou insuficiente aplicada a um motor trifásico causa um desequilíbrio de corrente nos enrolamentos do estator, equivalente a múltiplos do desequilíbrio das tensões entre fases. Esse momento, por sua vez, é acompanhado por aumento de aquecimento, que é a principal causa de rápida deterioração do isolamento do motor.

Enrolamento do estator queimado do motor – pode-se dizer, uma ocorrência comum onde não foi prevista a inserção de um relé de controle no circuito de comando.

Com base em todos os fatores técnicos e tecnológicos descritos, torna-se evidente a importância da aplicação deste tipo de relé, não apenas para casos de operação de motores elétricos, mas também para geradores, transformadores e outros equipamentos elétricos.

Como conectar o dispositivo de controle?

As construções dos relés que realizam o controle de fases, apesar da vasta gama de produtos disponíveis, possuem um invólucro unificado.

Elementos construtivos do produto

Os bornes para conexão de condutores elétricos geralmente são trazidos para a parte frontal do corpo, o que é conveniente para trabalhos de instalação.

O próprio dispositivo é feito para montagem em trilho DIN ou simplesmente em uma superfície plana. A interface do borne geralmente é um grampo padrão confiável, projetado para fixação de condutores de cobre (alumínio) com seção transversal de até 2,5 mm².

O painel frontal do dispositivo contém um ou mais reguladores de ajuste, bem como um indicador luminoso de controle. Este último mostra a presença/ausência da tensão de alimentação, bem como o estado do mecanismo atuador.

Entre os elementos de ajuste do potenciômetro podem estar um indicador de falhas, um indicador de carga conectada, um potenciômetro de seleção de modo, ajuste do nível de assimetria, regulador de queda de tensão, potenciômetro de ajuste de atraso de tempo.

A conexão da tensão trifásica é realizada nos bornes de trabalho do dispositivo, identificados pelos símbolos técnicos correspondentes (L1, L2, L3). A montagem do condutor neutro nesses dispositivos geralmente não é prevista, mas este ponto é determinado especificamente pela execução do relé — pelo tipo de modelo.

Para conexão aos circuitos de controle, é usado um segundo grupo de interface, geralmente composto por pelo menos 6 bornes de trabalho. Com um par do grupo de contatos do relé, o circuito da bobina do contator magnético é comutado, e através do segundo, o circuito de controle do equipamento elétrico.

Tudo é bastante simples. No entanto, cada modelo individual de relé pode ter suas próprias características de conexão. Portanto, ao aplicar o dispositivo na prática, você deve sempre seguir a documentação de acompanhamento.

Etapas de ajuste do dispositivo

Novamente, dependendo da execução, a construção do produto pode ser equipada com diferentes variantes esquemáticas de ajuste e regulação. Existem modelos simples, que preveem construtivamente a saída para o painel de controle de um ou dois potenciômetros. E existem dispositivos com elementos de ajuste estendidos.

Elementos de ajuste com microinterruptores: 1 – bloco de microinterruptores; 2, 3, 4 – opções de configuração de tensões de trabalho; 5, 6, 7, 8 – opções de configuração de funções de assimetria/simetria

Entre esses elementos de ajuste estendidos, são frequentemente encontrados microinterruptores de bloco, localizados diretamente na placa de circuito impresso sob o corpo do dispositivo ou em um nicho especial que pode ser aberto. Ao configurar cada um deles em uma ou outra posição, é criada a configuração necessária.

A configuração geralmente se resume a definir os valores nominais de proteção girando os potenciômetros ou posicionando os microinterruptores. Por exemplo, para monitorar o estado dos contatos, o nível de sensibilidade da diferença de tensão (ΔU) é geralmente ajustado para o valor de 0,5 V.

Se for necessário controlar as linhas de alimentação da carga, o regulador de sensibilidade da diferença de tensão (ΔU) é ajustado para uma posição limite onde é registrado o ponto de transição do sinal de trabalho para o de falha, com uma pequena tolerância em direção ao valor nominal.

Em geral, todos os detalhes de ajuste dos dispositivos são descritos claramente na documentação que os acompanha.

Marcação do dispositivo de controle de fases

Os dispositivos de design clássico são marcados de forma simples. No painel frontal ou lateral do corpo, é aplicada uma sequência alfanumérica ou a designação é registrada no manual.

Variante de marcação de um dos dispositivos populares de fabricação nacional. A designação é colocada no painel frontal, mas também existem variações com a colocação nos lados.

Assim, um dispositivo de fabricação russa para conexão sem fio neutro é marcado:

EL-13M-15 AS400V

onde: EL-13M-15 – nome da série, AS400V – tensão alternada admissível.

As amostras de produtos importados possuem marcação um pouco diferente.

Por exemplo, o relé da série «PAHA» é marcado com a seguinte abreviatura:

PAHA B400 A A 3 C

A decodificação é aproximadamente a seguinte:

1. PAHA — nome da série.
2. B400 — tensão padrão de 400 V ou conectada a partir de um transformador.
3. A — ajuste por potenciômetros e microinterruptores.
4. A (E) — tipo de corpo para montagem em trilho DIN ou em soquete especial.
5. 3 — tamanho do corpo de 35 mm.
6. C — fim da marcação do código.

Em alguns modelos, antes do item 2, pode ser adicionado mais um valor. Por exemplo, «400-1» ou «400-2», e a sequência dos demais não se altera.

Assim são marcados os dispositivos de controle de fases que possuem uma interface de alimentação adicional para fonte externa. No primeiro caso, a tensão de alimentação é de 10-100 V, no segundo, de 100-1000 V.

O princípio de funcionamento, as características construtivas e a finalidade do interruptor de carga são apresentados no artigo a seguir, que recomendamos fortemente a leitura.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo é dedicado à descrição e análise de um produto específico da empresa EKF. No entanto, praticamente todos os dispositivos de controle de fases fabricados funcionam com o mesmo princípio:

Com toda a diversidade de dispositivos no mercado, é difícil definir um padrão de marcação. Enquanto os fabricantes estrangeiros marcam segundo um conjunto de regras, os nacionais seguem outras. No entanto, sempre é possível consultar os dados de referência se for necessária uma decodificação precisa das características.

Deseja compartilhar sua própria experiência na escolha e instalação de um relé de tensão destinado ao controle de fases? Possui informações úteis que possam ser úteis aos visitantes do site? Por favor, escreva comentários no bloco abaixo, publique fotos sobre o assunto e faça perguntas.