Relé de Sobrecarga, Térmico ou Bimetálico. O que é, Qual a Função e Como Funciona?
O relé de sobrecarga é um dispositivo de proteção amplamente utilizado em comandos elétricos, especialmente para a proteção de motores, máquinas e transformadores. Este componente desempenha um papel importante na detecção e prevenção de sobrecargas elétricas, garantindo a segurança e a eficiência dos equipamentos elétricos.
O Conceito de Sobrecarga
Sobrecarga pode ser entendida como um aumento da corrente elétrica além da corrente nominal de um equipamento. Este é um dos defeitos mais comuns encontrados em máquinas elétricas. A operação de um relé de sobrecarga é baseada em um método indireto de detecção de sobrecarga, monitorando a corrente elétrica utilizando um conceito físico relacionado à dilatação dos metais. Em outras palavras o relé térmico ou relé de sobrecarga funciona como um sensor de corrente que, caso ultrapasse o valor predefinido ou ajustado pelo usuário um de seus contatos abrirá interrompendo o circuito de comando e desligando a carga.
Funcionamento do Relé de Sobrecarga
Os relés de sobrecarga operam utilizando a dilatação de metais, um princípio físico que se manifesta quando os metais se aquecem devido ao aumento da corrente elétrica. Existem diferentes modelos de relés de sobrecarga, como os modelos da Telemecanique, WEG e outros. Apesar das variações de design, todos compartilham características funcionais semelhantes.
O relé de sobrecarga é frequentemente denominado como relé térmico ou relé bimetálico. Isso porque seu funcionamento interno está intimamente relacionado à dilatação de dois metais distintos, um princípio que garante sua eficácia na proteção contra sobrecargas. Este dispositivo é utilizado para proteger motores de possíveis superaquecimentos que podem ser causados por diferentes fatores, como sobrecarga mecânica, tempo de partida prolongado, rotor bloqueado, falta de fase, elevada frequência de manobras e desvios de tensão e frequência.
Proteção e Aplicação
O relé de sobrecarga é encontrado no mercado para motores ou cargas em geral trifásicas ou de duas fases. Para supervisionar um motor, um elemento metálico sensível a elevação de corrente é colocado em cada condutor de fase no circuito, ou seja, contatos de potência. Além dois dois contatos de potência os relés de sobrecarga possuem dois contatos auxiliares, um normalmente fechado (NF) e um normalmente aberto (NA). Esses contatos fazem parte do circuito de comando. O Contato Normalmente fechado atua interronpendo o circuito de comando, desligando a carga. Já o contato normalmente fechato atua ligando um LED sinalizador afim de informar ao usuário da existência de um problema ocasionado especificamente por sobrecarga do motor que foi desligado inesperadamente.
Vale destacar que o relé de sobrecarga, por atuar a partir da dilatação do bimetálico, interromperá o funcionamento da carga apenas em casos de sobrecarga e não de curto circuito. Para o curto circuito é necessário outros elementos de proteção, como fusíveis ou disjuntores. Isso garante uma proteção completa contra elevações de corrente instantânea ocasionada por curtos-circuitos.
Classes de Desligamento
Os relés de sobrecarga possuem diferentes classes de desligamento, que determinam o tempo de atuação em resposta a uma sobrecarga. Durante a partida de um motor, ocorre um pico de corrente temporário. O relé térmico deve ser capaz de discernir entre esse pico normal e uma sobrecarga prolongada. Existem quatro classes de desligamento comumente encontradas no mercado:
Classe 10A: Aplicações com tempo de partida de 2 a 10 segundos.
Classe 10: Aplicações com tempo de partida de 4 a 10 segundos.
Classe 20: Aplicações com tempo de partida de 6 a 20 segundos.
Classe 30: Aplicações com tempo de partida de 9 a 30 segundos.
Por exemplo, um relé de classe 10 não atuará durante um pico de corrente elevado dentro do intervalo de 4 a 10 segundos, mas interromperá o funcionamento do motor se esse pico se prolongar além desse período.
Modelos de Relé de Sobrecarga
Existem diversos fabricantes no mercado bem como suas respectivas variações constutivas e geralmente são similáres. Neste artigo vamos analisar dois modelos de relé de sobrecarga, da WEG e da Telemecanique, para entender suas semelhanças e diferenças.
Modelo da Telemecanique
O modelo Telemecanique apresenta uma aparência similar ao da WEG, mas com algumas diferenças nos botões e funções. Ele possui um botão vermelho de Stop e um botão azul de reset, que pode ser utilizado em modo manual ou automático. O indicador de estado mostra se o relé está atuado ou não. Diferente do modelo da WEG, o botão Stop da Telemecanique funciona independentemente do modo selecionado (manual ou automático).
O modelo de relé de sobrecarga da WEG possui terminais de potência conectados à carga, contatos auxiliares NA e NF, um seletor de ajuste de corrente e um botão multifunção com as opções de rearme automático (Auto), manual (Hand) e função Stop. O botão multifunção permite diversas configurações de operação, como o reset automático após resfriamento ou o reset manual.
Funcionamento do Relé Térmico
Vamos detalhar o funcionamento de um relé de sobrecarga usando o exemplo do modelo WEG.
Botão Multifuncional
O botão multifuncional do relé WEG tem várias funções:
– Rearme Automático (Auto): Após o resfriamento, os contatos retornam automaticamente à posição original.
– Rearme Manual (Hand): É necessário pressionar o botão para resetar o relé manualmente.
– Função Stop: Permite a interrupção imediata do funcionamento ao pressionar o botão, independentemente do modo de operação.
Como ajustar a Corrente do Relé Térmico
O seletor de ajuste de corrente permite configurar a faixa de corrente desejada para a atuação do relé. Isso é importante para adaptar o relé às características específicas do motor bem como do contator ao qual está conectado.
É importante destacar que o topo da faixa de ajuste do relé termico deverá ser superior a corrente nominal da carga a ele conectada afim de evitar a atuação desnecessária do relé térmico.
Indicador de Estado do Relé Térmico
O modelo Telemecanique, além das funções básicas, inclui um indicador de estado que facilita a identificação visual da atuação do relé. Isso proporciona uma resposta rápida em caso de sobrecarga, permitindo intervenções rápidas para solucionar o problema.
Curva Característica de Disparo do Relé Térmico
A curva característica de disparo de um relé de sobrecarga é uma representação gráfica da relação entre tempo e corrente no desarme do relé. No eixo X, temos a corrente elétrica, e no eixo Y, o tempo de atuação. Por exemplo, caso o motor monitorado pelo relé temico apresente uma corrente nominal com valor de 4A, o relé deverá atuar antes de seis segundos. Agora o motor seja de capacidade maior e apresente uma corrente de 8A o relé deve atuar antes de quatro segundos. Esta curva ajuda a entender como o relé responde a diferentes níveis de corrente, ou seja, tende a apresentar uma resposta mais rápida a medida que a corrente aumenta garantindo, assim, a proteção adequada do motor ou transformador.
Relé térmico Demorando para Rearmar - Tempo de Rearme
Após a atuação devido a uma sobrecarga, o relé necessita de um tempo para resfriar os contatos metálicos antes de poder ser rearmado. Este tempo de resfriamento é uma função da curva de disparo e da intensidade da corrente que provocou a atuação. Isso garante que o equipamento não seja reiniciado prematuramente, evitando danos adicionais.
Conclusão
O relé de sobrecarga é um dispositivo essencial para a proteção de cargas elétricass como motores. Ele garante que sobrecargas temporárias não causem danos permanentes ao permitir a operação normal durante picos de corrente de partida, mas atua rapidamente para desligar o equipamento em caso de sobrecargas prolongadas. Com diferentes classes de desligamento, ajustes de corrente e opções de rearmamento, o relé de sobrecarga pode ser adaptado para diversas aplicações, proporcionando uma proteção eficiente e confiável.
Os modelos da WEG e Telemecanique, analisados neste artigo, mostram como diferentes fabricantes implementam esses princípios, oferecendo funcionalidades adicionais para facilitar a operação e manutenção dos sistemas elétricos. Entender o funcionamento e a aplicação correta desses dispositivos é fundamental para garantir a segurança e a vida útil dos equipamentos elétricos na indústrias.
Portanto, o relé de sobrecarga é uma peça fundamental na proteção de sistemas elétricos, oferecendo uma combinação de simplicidade, eficácia e versatilidade.