Como os relés ajudam na proteção contra sobrecargas nos sistemas de controle industrial?

Os relés são interruptores eletromagnéticos amplamente utilizados em sistemas de controle industrial para controlar a abertura e fechamento de circuitos. Em termos de proteção contra sobrecarga, os relés detectam mudanças na corrente, temperatura ou outros parâmetros e desconectam prontamente o fornecimento de energia ou acionam mecanismos de proteção para evitar danos ao equipamento devido à sobrecarga. Abaixo estão as principais formas como os relés alcançam a proteção contra sobrecarga em sistemas de controle industrial:

1. Relé Térmico 

O relé térmico é um dos dispositivos mais comuns para proteção contra sobrecarga, especialmente para motores elétricos. Ele opera com base no calor gerado pela corrente para acionar o mecanismo de proteção.

Princípio de Funcionamento:

• O relé térmico contém uma lâmina bimetálica feita de dois metais com diferentes coeficientes de expansão térmica.

• Quando a corrente do motor excede seu valor nominal, a corrente que passa pelo relé térmico aquece a lâmina bimetálica, causando sua deformação e abrindo os contatos, cortando assim a energia do motor.

• O tempo de resposta do relé térmico é inversamente proporcional à severidade da sobrecarga: quanto mais severa a sobrecarga, mais rápido a lâmina bimetálica se deforma e os contatos se abrem.

Características:

• Simula as Características de Aquecimento do Motor: O relé térmico é projetado para imitar as características de aquecimento das bobinas do motor, refletindo com precisão a condição operacional real do motor.

• Adequado para Proteção Contra Sobrecarga de Longo Prazo: É altamente sensível a sobrecargas prolongadas e leves, tornando-o ideal para proteger motores contra superaquecimento devido a sobrecargas de longo prazo.

• Redefinição Automática: Após a resolução da condição de sobrecarga, o relé térmico esfria, e os contatos se redefinem automaticamente, restaurando a energia.

Aplicações:

Amplamente utilizado nos processos de partida e funcionamento de motores, especialmente em aplicações com inícios, paradas ou cargas variáveis frequentes.

2. Relé de Sobrecarga Eletrônico

Um relé de sobrecarga eletrônico é um dispositivo moderno usado para proteção contra sobrecarga em sistemas de controle industrial. Ele utiliza circuitos eletrônicos para monitorar parâmetros como corrente, temperatura e oferece proteção com base em limiares pré-definidos.

Princípio de Funcionamento:

• O relé de sobrecarga eletrônico usa um transformador de corrente ou sensor de corrente para monitorar continuamente a corrente do motor.

• Quando a corrente detectada excede o limiar de sobrecarga pré-definido, o relé envia um sinal para cortar a energia do motor ou acionar outras medidas de proteção.

• Relés eletrônicos também podem monitorar parâmetros adicionais, como a temperatura do motor, fator de potência, desequilíbrio de fase, e oferecer proteção abrangente.

Características:

• Alta Precisão e Resposta Rápida: Relés eletrônicos oferecem maior precisão e tempos de resposta mais rápidos, permitindo que detectem sobrecargas e tomem ações rapidamente.

• Configurações Programáveis: Os usuários podem ajustar os limiares de proteção contra sobrecarga, tempos de atraso e métodos de redefinição de acordo com o tipo específico do motor e condições de carga.

• Várias Funções de Proteção: Além da proteção contra sobrecarga, os relés eletrônicos podem oferecer proteção contra falta de fase, desequilíbrio de fase e condições de rotor travado.

• Interfaces de Comunicação: Muitos relés eletrônicos vêm com interfaces de comunicação (por exemplo, Modbus, Profibus) para integração com CLPs ou outros sistemas de controle, permitindo monitoramento e gerenciamento remotos.

Aplicações:

Adequado para aplicações que exigem alto nível de proteção, como linhas de produção automatizadas, grandes equipamentos industriais e sistemas de bombas.

3. Combinação de Fusíveis e Relés para Proteção Contra Sobrecarga

Fusíveis são dispositivos de proteção contra sobrecorrente simples que fundem rapidamente quando a corrente excede seu valor nominal, cortando o circuito. Embora os fusíveis ofereçam proteção rápida contra curto-circuito, eles não conseguem distinguir entre correntes de arranque normais e correntes de sobrecarga, portanto, são frequentemente usados em combinação com relés para proteção abrangente.

Princípio de Funcionamento:

• Fusíveis protegem o circuito contra curto-circuitos e correntes instantâneas elevadas, enquanto os relés monitoram sobrecargas de longo prazo.

• Em caso de curto-circuito, o fusível derrete imediatamente e corta a energia; em caso de sobrecarga, o relé corta a energia com base no limiar e tempo de atraso definidos.

• Esta combinação garante proteção eficaz contra curto-circuitos e sobrecargas.

Características:

• Proteção Dupla: Fusíveis oferecem proteção rápida contra curto-circuito, enquanto os relés oferecem proteção contra sobrecarga de longo prazo, formando um mecanismo de dupla proteção.

• Custo-Efetivo: Fusíveis são simples e baratos, tornando-os adequados para dispositivos pequenos ou aplicações sensíveis a custos.

Aplicações:

Adequado para motores de pequeno a médio porte, eletrodomésticos, sistemas de iluminação e outras aplicações de baixa potência.

4. Proteção Coordenada com Contatores e Relés

Um contatores é um interruptor eletromagnético de alta potência usado para controlar a partida e parada de motores elétricos. Contatores são frequentemente usados em conjunto com relés para formar um sistema completo de proteção contra sobrecarga.

Princípio de Funcionamento:

• O contatores controla o circuito principal do motor, enquanto o relé monitora as condições de sobrecarga.

• Quando o relé detecta uma sobrecarga, ele envia um sinal para desenergizar a bobina do contatores, cortando a energia do motor.

• A operação coordenada de contatores e relés garante que o fornecimento de energia seja desconectado rapidamente em caso de sobrecarga, protegendo o motor e outros equipamentos.

Características:

• Capacidade de Manuseio de Alta Corrente: Contatores podem lidar com correntes elevadas, tornando-os adequados para motores de alta potência.

• Controle Remoto: Contatores podem ser controlados remotamente via CLPs ou outros sistemas de controle, facilitando operações automatizadas.

• Seguro e Confiável: A combinação de contatores e relés fornece proteção confiável contra sobrecarga, garantindo a operação segura do equipamento.

Aplicações:

Adequado para grandes equipamentos industriais, linhas de produção automatizadas, sistemas de elevadores e outras aplicações de alta potência.

Resumo

Relés ajudam a alcançar a proteção contra sobrecarga em sistemas de controle industrial através de vários métodos, incluindo:

• Relés Térmicos: Simulando as características de aquecimento do motor, eles fornecem proteção contra sobrecarga de longo prazo, especialmente para os processos de partida e funcionamento de motores.

• Relés de Sobrecarga Eletrônicos: Usando circuitos eletrônicos para monitorar corrente, temperatura e outros parâmetros, eles oferecem proteção contra sobrecarga de alta precisão, rápida resposta, com várias funções de proteção adicionais.

• Combinação de Fusíveis e Relés: Fusíveis fornecem proteção rápida contra curto-circuito, enquanto os relés oferecem proteção contra sobrecarga de longo prazo, formando um mecanismo de dupla proteção.

• Operação Coordenada de Contatores e Relés: Contatores lidam com correntes elevadas, enquanto os relés monitoram sobrecargas, garantindo a desconexão rápida da energia em situações de sobrecarga.