Seleção de dispositivos de controle e proteção

A seleção de dispositivos de comutação e dispositivos de proteção para receptores elétricos é feita com base nos dados nominais destes últimos e nos parâmetros de sua rede de energia, requisitos para proteção dos receptores e da rede de modos anormais, requisitos operacionais, em particular o frequência de comutação e condições ambientais ambiente onde os dispositivos estão instalados.

Seleção de dispositivos por tipo de corrente, número de pólos, tensão e potência

O projeto de todos os dispositivos elétricos é calculado e marcado pelos fabricantes para os valores de tensão, corrente e potência determinados para cada dispositivo, bem como para um modo específico de operação. Assim, a seleção de equipamentos para todas essas características se resume essencialmente a encontrar, com base nos dados do catálogo, os tipos e tamanhos adequados de aparelhos.

Seleção de dispositivos de acordo com as condições de proteção elétrica

Ao escolher dispositivos de proteção, você deve considerar a possibilidade dos seguintes modos anormais:

a) curto-circuito fase-fase,

b) encerramento da fase de alojamento,

c) aumento da corrente causado por sobrecarga de equipamentos tecnológicos e, às vezes, curto-circuito incompleto,

d) desaparecimento ou redução excessiva de tensão.

A proteção de corrente de curto-circuito deve ser fornecida para todos os consumidores elétricos. Ele deve operar com tempo de viagem mínimo e deve ser desabilitado por correntes de pico.

A proteção contra sobrecarga é necessária para todos os consumidores de energia de serviço contínuo, exceto nos seguintes casos:

a) quando a sobrecarga de receptores elétricos por razões tecnológicas não pode ser realizada ou é improvável (bombas centrífugas, ventiladores, etc.),

b) para motores elétricos com potência inferior a 1 kW.

A proteção contra sobrecarga é opcional para motores elétricos operando em modos intermitentes ou de curto prazo. Em áreas classificadas, a proteção contra sobrecarga dos receptores elétricos é obrigatória em todos os casos. A proteção de baixa tensão deve ser instalada nos seguintes casos:

a) para motores elétricos que não podem ser conectados à rede em plena tensão,

b) para motores elétricos cuja partida automática é inaceitável por razões tecnológicas ou representa um perigo para o pessoal de serviço,

c) para outros motores elétricos, cujo desligamento em caso de falha de energia seja necessário para reduzir ao valor permitido a potência total de partida dos consumidores elétricos conectados à rede e, possivelmente, do ponto de vista das condições de operação dos mecanismos.

Além do acima, os motores CC, paralelos e de excitação mista devem ser protegidos contra aumentos excessivos de velocidade nos casos em que tais aumentos possam resultar em perigo à vida humana ou perdas significativas.

A proteção contra um aumento excessivo no número de rotações pode ser realizada por vários relés especiais (centrífuga, indução, etc.).

Como a proteção contra sobrecarga e curto-circuito é de particular importância nas redes de energia, vamos nos deter um pouco mais detalhadamente no lado fundamental dessa questão.

A corrente de curto-circuito deve ser desligada imediatamente ou quase imediatamente. Seu valor em diferentes partes da rede pode ser muito diferente, mas quase sempre pode-se presumir que os dispositivos de proteção devem desligar com segurança e rapidez qualquer corrente significativamente maior que a inicial e, ao mesmo tempo, em nenhum caso não será capaz de disparar na inicialização normal.

Uma corrente de sobrecarga é qualquer corrente que exceda a corrente nominal do motor, mas não há razão para exigir que o motor seja desarmado a cada sobrecarga.

Sabe-se que uma certa sobrecarga tanto dos motores elétricos quanto de suas redes de alimentação é admissível, e quanto menor a sobrecarga, maior seu valor. Portanto, são claras as vantagens de proteção contra sobrecarga de tais dispositivos que possuem uma "característica dependente", ou seja, cujo tempo de resposta diminui à medida que o múltiplo de sobrecarga aumenta.

Uma vez que, com raríssimas exceções, o dispositivo de proteção permanece no circuito do motor mesmo durante a partida, ele não deve ser acionado com uma corrente de partida de duração normal.

Das considerações anteriores, fica claro que, em princípio, para proteção contra correntes de curto-circuito, deve ser usado um dispositivo não inercial ajustado para uma corrente significativamente maior que a inicial e, para proteção contra sobrecarga, pelo contrário, um dispositivo inercial com característica dependente, assim escolhido, para que não funcione em partidas temporizadas. Na maior parte, essas condições são atendidas por um relé combinado que combina proteção de sobrecarga térmica e disparo eletromagnético instantâneo em caso de corrente de curto-circuito.

Somente um dispositivo instantâneo configurado para uma corrente maior que a corrente de partida não oferece proteção contra sobrecarga. Pelo contrário, apenas um dispositivo inercial com uma característica dependente, que com uma grande taxa de sobrecarga desarma quase instantaneamente, pode realizar ambos os tipos de proteção somente se puder ser ajustado pelas correntes de inrush, ou seja, se seu tempo de partida for -mais longo do que a duração do último.

Deste ponto de vista, vamos agora avaliar os vários dispositivos de proteção utilizados.

Os fusíveis, que antes eram amplamente utilizados como dispositivos de proteção, apresentam várias desvantagens, sendo as principais:

a) aplicação limitada para proteção contra sobrecarga, devido à dificuldade em ajustar correntes de inrush,

b) insuficiente, em alguns casos, a potência máxima desligada,

c) a continuação da operação do motor elétrico em duas fases quando o inserto queima na terceira fase, o que muitas vezes leva a danos nos enrolamentos do motor,

d) a falta de possibilidade de recuperar rapidamente os alimentos,

e) a possibilidade de uso de insertos não calibrados pelo pessoal operacional,

f) o desenvolvimento de acidente com alguns tipos de fusíveis, devido à transferência do arco para fases adjacentes,

g) uma dispersão bastante grande das características do tempo atual, mesmo para produtos homogêneos.

Em comparação com os fusíveis, as máquinas de ar são dispositivos de proteção mais sofisticados, mas possuem ação indiscriminada, principalmente para correntes de interrupção não reguladas em máquinas de instalação automática, embora as máquinas universais tenham a capacidade de seletividade, isso é feito de maneira complicada.

Deve-se notar que a proteção contra sobrecarga para dispositivos automáticos de instalação é fornecida por liberações térmicas. Esses relés são menos sensíveis que os relés térmicos das partidas magnéticas, mas são instalados em três fases.

Nas máquinas universais, a proteção contra sobrecarga é ainda mais grosseira, pois possuem apenas um disparador eletromagnético. Ao mesmo tempo, é possível realizar proteção de subtensão em máquinas universais.

Acionadores de partida magnéticos com a ajuda de relés térmicos embutidos, eles fornecem proteção sensível contra sobrecarga bifásica, mas devido à grande inércia térmica do relé, eles não fornecem proteção contra curto-circuito. A presença de uma bobina de retenção nas partidas permite proteção contra subtensão.

A proteção contra sobrecarga e curto-circuito pode ser fornecida por relés eletromagnéticos e de indução de corrente, mas eles também podem atuar apenas por meio de um dispositivo de disparo e os circuitos que os utilizam são mais complexos.

Considerando o exposto e o conjunto de requisitos para dispositivos de controle e proteção, as seguintes recomendações podem ser feitas.

1. Para controle manual de receptores elétricos com correntes de irrupção baixas pode ser

usado chaves faca e fusíveis embutidos em várias estruturas elétricas ou distribuição e caixas de alimentação… As caixas YARV sem fusíveis são usadas como dispositivos de desconexão para linhas de bonde, rodovias, etc.

2. Para controle manual de motores elétricos com potência de até 3 a 4 kW, que não requerem proteção contra sobrecarga comutadores de pacotes.

3. Para motores elétricos de até 55 kW que requerem proteção contra sobrecarga, os dispositivos mais comuns são os acionadores de partida magnéticos em combinação com fusíveis ou disjuntores abertos.

Com uma potência de motor elétrico de mais de 55 kW, contatores eletromagnéticos em combinação com relés de proteção ou disjuntores abertos. Deve-se lembrar que os contatores não permitem a interrupção do circuito em caso de curto-circuito.

4. Para controle remoto de consumidores de energia elétrica, é necessária a utilização de acionadores ou contatores magnéticos.

5. Para controle manual de receptores elétricos com um pequeno número de partidas por hora, é possível usar interruptores automáticos.