07 circuitos motores

07 circuitos motores

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IZ≥fS. IM

O fator de serviçoé o multiplicador (fS≥1) que,aplicado à potência nominal de um motor,indica a carga que pode ser acionada continuamente,sob tensão e freqüência nominais e com um determinado limite de elevação de temperatura do enrolamento. Embora ainda citado na norma de motores de indução (NBR 7094:Máquinas elétricas girantes - Motores de indução - Especificação),o fator de serviço não tem sido mais utilizado pelos fabricante nacionais de motores elétricos.

Quando as características nominais do motor incluírem mais de uma potência e/ou velocidade,o condutor a ser escolhido deve ser o que resulte em maior seção,quando considerada individualmente cada potência e velocidade.

No caso de um circuito terminal que alimente dois ou mais motores,os condutores devem possuir uma capacidade de condução de corrente não inferior à soma das capacidades de condução mínimas,determinadas separadamente para cada motor. Assim,para um circuito terminal alimentando n motores, teremos:

com fSie de IMisendo,respectivamente,o fator de serviço e a corrente nominal de um motor genérico.

No caso de um circuito de distribuiçãoque alimenta, através de um quadro de distribuição ou através de derivações,nmotores e moutras cargas,e chamando de INj a corrente nominal de uma carga genérica pertencente a m, podemos escrever,para a capacidade de condução de corrente dos condutores do circuito:

No caso dos circuitos de distribuição,ainda,é possível aplicar fatores de demanda,desde que seja feita uma análise criteriosa do funcionamento previsto,levando em consideração não apenas o número de motores e,se houver, de outras cargas,que podem funcionar simultaneamente, mas também as possíveis partidas simultâneas de motores. Podemos, então, escrever:

onde gMe gCsão os fatores de demanda,respectivamente, dos motores e das outras cargas.

No dimensionamento dos circuitos (terminais e de distribuição) que alimentam motores,deve-se levar em conta que as quedas de tensão entre a origem e os terminais dos motores e demais pontos de utilização,em serviço normal,não devem ultrapassar 4% em instalações alimentadas por rede pública de baixa tensão,e 7% em instalações alimentadas por transformador próprio. Por outro lado,durante a partida,a queda de tensão nos terminais do dispositivo de partida do motor não

Corrente de rotor bloqueadoé a máxima corrente absorvida pelo motor com o rotor travado (velocidade zero) sob tensão e freqüência nominais.(O termo “máxima”decorre do fato de que a corrente absorvida pode variar com a posição angular do rotor.)

Corrente de partidaé a corrente absorvida pelo motor durante a partida,sob tensão e freqüência nominais.O termo “partida” refere-se ao funcionamento do motor acelerando no intervalo de velocidades desde zero até aquela determinada pela condição de carga do motor.Portanto,a rigor,a corrente de partida tem,durante este intervalo,valor variável decrescente desde o valor inicial, correspondente ao rotor bloqueado,até o valor determinado pela condição de carga do motor.

Na prática,o termo “corrente de partida”é empregado como sinônimo de “corrente de rotor bloqueado”.

Corrente de partida e de rotor bloqueado

Fig.2 – Limites de queda de tensão em instalação com motores alimentada por transformador próprio

7Guia EM da NBR5410 Circuitos de Motores

© Copyright - Revista EletricidadeModerna deve ultrapassar 10% da tensão nominal deste,observados os limites relativos a serviço normal para os demais pontos de utilização.

A figura 2 ilustra essas prescrições da NBR 5410,para o caso de instalação com transformador próprio.

O cálculo da queda de tensão durante a partida do motor deve ser efetuado considerando a corrente de rotor bloqueadodo motor (veja boxe) e um fator de potência igual a 0,3. [Ver exemplo de cálculo de queda de tensão durante a partida de motor no artigo “Cálculos de queda de tensão (I)”].

Proteção em circuito de motor

Ao reconhecer as peculiaridades dos motores como cargas elétricas,traduzindo esse reconhecimento numa seção específica a eles dedicada (a 6.5.3),a

NBR 5410 reconhece também,implicitamente,a existência de dispositivos de proteção que surgiram primordialmente para atender a essas peculiaridades. A ponto de,na prática, serem associados,pelo mercado,quase que exclusivamente ao uso em circuitos de motores.

Incluem-se,nessa condição,os sobejamente conhecidos relés térmicos de sobrecarga,par constante e indissociável dos contatores,e os dispositivos de proteção especificamente (ou apenas) contra curtos-circuitos,como os disjuntores dotados apenas de disparador magnético e os fusíveis aM. Isso sem contar componentes que não pertencem propriamente ao domínio das instalações, embora a norma a eles faça referência,como os protetores térmicos que são alojados nos próprios enrolamentos do motor.

Proteção contra sobrecargas

Com efeito,no artigo em que aborda a proteção contra sobrecargas em circuitos de motores (6.5.3.5),a NBR 5410 menciona a utilização de “dispositivos de proteção integrantes do motor,sensíveis à temperatura dos enrolamentos”,mas remete tal possibilidade,na prática,para o que ela chama de “aplicações especiais”.

Com isso,no campo das “aplicações normais”ficam os “dispositivos de proteção independentes”(quer dizer,não integrantes do motor) e,portanto,os relés térmicos tradi- cionais e os disparadores térmicos de disjuntor-motor e de contator-disjuntor.

Examinemos as características principais dos relés térmicos de sobrecarga.

Um relé térmico de sobrecarga é constituído,em sua essência,por um conjunto de lâminas bimetálicas (um por fase) e por um mecanismo de disparo,contidos num invólucro isolante de alta resistência térmica. A atuação do relé é indicada por sua curva de disparo.

Essa curva de disparo mostra o tempo de disparo (Tp) em função da corrente de ajuste (Ir) do relé e é referida a uma dada temperatura ambiente (temperatura de calibração).

Geralmente,a curva de disparo fornecida pelos fabricantes é a chamada “curva a frio”,isto é,correspondente a uma situação de inexistência inicial de carga – vale dizer,partindo de um estado inicial frio; por vezes é também fornecida a curva de disparo considerando as lâminas já aquecidas com a corrente de ajuste (curva a quente). As duas curvas de um determinado relé térmico são mostrada na figura 1.

Para eliminar (ou,pelo menos,atenuar fortemente) os efeitos de temperaturas ambientes superiores à de referência sobre a curva de disparo,como no caso de relés instalados em quadros de distribuição,recorre-se à compensação do relé,obtida através de alteração na conformação das lâminas bimetálicas ou pela utilização de uma lâmina bimetálica auxiliar.

Fig.1 – Curvas a frio (a) e a quente (b) de um relé térmico típico

7Guia EM da NBR5410 Circuitos de Motores

© Copyright - Revista EletricidadeModerna

Os relés térmicos de sobrecarga são divididos em classes de disparo,que permitem adaptá-los às características dos motores,em especial às suas condições de partida. A figura 2 ilustra as classes de disparo previstas na IEC 60947.

A faixa de corrente de ajusteé uma característica fundamental para o dimensionamento da proteção ou,o que dá no mesmo,para a especificação do dispositivo. Para uma dada aplicação,a faixa de corrente de ajuste do relé deve abranger a corrente nominal (ou esse valor multiplicado pelo fator de serviço,quando existir) do motor a proteger.

As faixas de corrente de ajuste não são normalizadas, podendo variar de fabricante para fabricante. Embora possa,a princípio,parecer vantajoso para o projetista a es- colha de relés com ampla faixa de ajuste,recomendações práticas e de projeto limitam em 2:1 a relação entre fim e início de escala; relações maiores podem comprometer a precisão e a repetibilidade do disparo,o que se torna mais crítico em se tratando de motores de pequena potência (abaixo de 10 CV),que são mais vulneráveis aos danos decorrentes de sobrecargas.

Proteção contra curtos-circuitos

A proteção contra correntes de curto-circuito deve ficar a cargo de um dispositivo específico (fusíveis tipo “g”, fusíveis tipo “a”ou disjuntor somente magnético),independente,ou do disparador de um dispositivo multifunção (disjuntor-motor ou contator-disjuntor). No primeiro caso,o dispositivo deve ser instalado a montante do contator e do relé térmico e,em ambos os casos,a capacidade de interrupção do próprio dispositivo ou do dispositivo de potência associado deve ser superior ou,pelo menos, igual à corrente de curto-circuito presumida no ponto de aplicação considerado.

Deve existir uma perfeita coordenação entre a proteção contra correntes de curto-circuito e a proteção contra correntes de sobrecarga — vale dizer,entre os fusíveis ou disjuntor e o relé térmico,no caso mais comum. Assim,a corrente que provoca a atuação dos fusíveis ou do disjuntor deve ser suficientemente elevada de modo a não ocasionar uma intervenção em condições de sobrecarga (a cargo do relé térmico) e suficientemente baixa a fim de evitar danos ao contator e ao relé quando de um curto-circuito.

A figura 3 mostra a superposição das curvas (médias) de disparo de um relé térmico e de um fusível “g”e a figura 4 a superposição entre as curvas de um relé térmico e de um disjuntor somente magnético; Icé a corrente correspondente à intersecção das curvas. Na prática,para que seja vá- lida a coordenação,é necessário que o fusível ou o disjun- tor suporte repetidamente,sem atuar,0,75 Ic.

Fig.2 – Classes/curvas de disparo dos relés térmicos conforme normalização IEC

Fig.3 – Superposição das curvas médias de fusível “g”(curva b) e relé térmico (curva a)

Fig.4 – Superposição das curvas médias de disjuntor (curva b) e relé térmico (curva a).b1 = disjuntor rápido;b2 = disjuntor limitador

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