Disjuntor de Proteção de Motor ou MPCB
Disjuntores de proteção de motor são um tipo especializado de dispositivo de proteção elétrica projetado especificamente para motores elétricos, como o próprio nome sugere. Os motores elétricos têm inúmeras aplicações e são usados para acionar dispositivos mecânicos de todos os tipos, por isso é muito importante protegê-los adequadamente com DPMs. A seguir, estão apenas alguns exemplos de dispositivos acionados por motores elétricos em edifícios comerciais e industriais:
Ar condicionados de telhado, chillers, compressores, bombas de calor e torres de resfriamento.
Ventiladores de extração e injeção, bem como unidades de tratamento de ar.
Sistemas de bombeamento de água.
Elevadores e outros dispositivos de içamento.
Esteiras transportadoras industriais e outras máquinas usadas em processos de fabricação.
Em todas essas aplicações industriais e comerciais de motores elétricos, o DPM tem o papel fundamental de fornecer proteção elétrica.
O que é um Disjuntor de Proteção de Motor e quais são suas Funções?
Um disjuntor de proteção de motor, ou DPM, é um dispositivo eletromecânico especializado que pode ser usado com circuitos de motor de 60 Hz e 50 Hz. Ele possui várias funções que permitem fornecer um fornecimento elétrico seguro para motores:
Proteção contra falhas elétricas, como curtos-circuitos, falhas de linha para terra e falhas de linha para linha. O DPM pode interromper qualquer falha elétrica que esteja abaixo de sua capacidade de interrupção.
Proteção contra sobrecarga do motor, quando o motor desloca corrente elétrica acima do valor indicado na placa de identificação por um período prolongado. A proteção contra sobrecarga é normalmente ajustável nos DPMs.
Proteção contra desequilíbrios de fase e perda de fase. Ambas as condições podem danificar severamente um motor trifásico, então o DPM desconectará o motor em qualquer caso assim que a falha for detectada.
Atraso térmico para evitar que o motor seja religado imediatamente após uma sobrecarga, dando ao motor tempo para esfriar. Um motor superaquecido pode ser permanentemente danificado se for religado.
Comutação de Circuito de Motor – DPMs geralmente são equipados com botões ou discos para esse fim.
Sinalização de Falha – A maioria dos modelos de disjuntores de proteção de motor possui um display LED que é acionado sempre que o DPM dispara. Isso é uma indicação visual para o pessoal próximo de que ocorreu uma falha e o motor elétrico não deve ser reconectado até que a falha seja resolvida.
Reconexão Automática – Alguns modelos de DPM permitem que um tempo de resfriamento seja inserido em caso de sobrecarga, após o qual o motor será reiniciado automaticamente.
Os motores elétricos são equipamentos caros, então o papel do disjuntor de proteção de motor é muito importante. Se um motor não for protegido corretamente, pode ser necessário realizar trabalhos de reparo caros ou até mesmo substituir o equipamento completamente. Um motor elétrico adequadamente protegido com um DPM terá uma vida útil muito mais longa.
Princípio de Funcionamento do Disjuntor de Proteção de Motor
O disjuntor de proteção de motor pode ser considerado um subtipo de disjuntor térmico magnético, mas com funções adicionais especialmente projetadas para proteger motores elétricos. O princípio básico de funcionamento é semelhante a todos os outros disjuntores.
A proteção térmica é usada para proteger o motor elétrico contra sobrecarga. É baseada em um contato expansível e contrátil que desconecta o motor se for detectada corrente excessiva. É muito importante saber que a proteção térmica tem uma resposta atrasada, para permitir as correntes de partida elevadas quando um motor é ligado. No entanto, se o motor, por algum motivo, não conseguir iniciar, a proteção térmica disparará em resposta à corrente de partida prolongada.
A proteção magnética é usada quando há um curto-circuito, falha de linha ou outra falha de corrente elétrica alta. Ao contrário da proteção térmica, a proteção magnética é instantânea; para desconectar imediatamente as correntes de falha perigosas.
A principal diferença entre o DPM e outros disjuntores é que o DPM pode fornecer proteção contra desequilíbrio de fase e perda de fase. Motores trifásicos requerem três condutores ativos com tensões equilibradas para operar efetivamente. Um desequilíbrio superior a 2% será prejudicial à vida útil do motor. Se uma das tensões de fase for perdida repentinamente, o efeito será ainda mais danoso, pois o motor continuará funcionando com apenas duas fases. O disjuntor de proteção de motor é capaz de detectar essas condições medindo as diferenças entre as tensões de fase e desconecta o motor imediatamente quando elas ocorrem. É importante notar que o desequilíbrio de corrente de fase é normal em sistemas trifásicos que alimentam cargas monofásicas separadas, mas é inaceitável quando o circuito trifásico alimenta um motor elétrico.
Os DPMs também são equipados com um mecanismo de interrupção manual, permitindo a desconexão de motores elétricos para substituição ou manutenção.
Disjuntores de proteção de motor estão disponíveis em uma ampla variedade de classificações de corrente, e uma de suas melhores características é que muitos modelos permitem que a classificação de corrente seja ajustada. Isso significa que o mesmo DPM pode ser configurado para proteger motores de diferentes capacidades.
Proteção de Motores Assíncronos
A maioria dos motores usados na indústria são motores assíncronos, também conhecidos como motores de indução gaiola de esquilo. Esses motores usam energia trifásica para criar um campo magnético rotativo, que, por sua vez, magnetiza o rotor e cria movimento rotacional. Ao projetar a proteção elétrica para um motor assíncrono e selecionar disjuntores de proteção de motor, existem alguns fatores muito importantes a serem considerados que não estão presentes ao proteger outros tipos de circuitos elétricos.
Motores assíncronos deslocam uma corrente de partida muito alta durante a inicialização, porque devem estabelecer um campo magnético rotativo. Esta corrente pode atingir valores de 500% a 800% do valor nominal por algumas frações de segundo. Por esta razão, a proteção magnética do DPM dispara em valores maiores que 10 vezes a corrente nominal, ao contrário de alguns tipos de disjuntores miniatura que disparam em valores tão baixos quanto 3 vezes a corrente nominal. Nesses casos, usar um disjuntor diferente de um DPM nem sequer permitirá que o motor seja iniciado antes que a proteção magnética dispare. Para reduzir a corrente de partida, uma prática muito comum é complementar o disjuntor de proteção de motor com um arranque de motor de tensão reduzida.
Motores assíncronos requerem que os três condutores de fase tenham uma tensão equilibrada para operar corretamente. Se os condutores de fase tiverem um desequilíbrio superior a 2%, o motor sofrerá danos ao longo do tempo e terá uma vida útil reduzida. O motor elétrico também tenderá a superaquecer, causando gastos adicionais de energia como calor desperdiçado. Por essa razão, um disjuntor de circuito de motor deve ser capaz de detectar o desequilíbrio de fase e desconectar o motor conforme necessário.
Se uma das fases for desconectada completamente, o motor continuará operando, mas a corrente nas duas fases restantes aumentará acima do valor nominal devido ao desequilíbrio elétrico, e provavelmente queimará as bobinas do motor. Por essa razão, os protetores de motor devem disparar imediatamente assim que o desequilíbrio de fase ou a perda de fase forem detectados. Isso geralmente é alcançado medindo as diferenças de corrente entre os condutores de fase. Se uma das correntes de fase aumentar ou diminuir consideravelmente em comparação com as outras duas, é indicativo de desequilíbrio. Da mesma forma, se uma das correntes de fase cair a zero, enquanto as outras duas permanecem, ocorreu uma perda de fase.
Então, que tipos de disjuntores podem ser usados para a proteção de motores assíncronos? Os fabricantes geralmente oferecem três diferentes disjuntores de proteção de motor, disponíveis para uma ampla faixa de tensões e correntes, a fim de atender às necessidades de proteção de a maioria dos motores assíncronos.
É muito comum complementar os disjuntores de proteção de motor com um contato para permitir o controle automático da inicialização e desconexão do motor. O sistema também pode incluir um dispositivo de proteção contra subtensão, que desconecta o motor caso a tensão do sistema caia consideravelmente abaixo do valor nominal.
Dimensionamento do Disjuntor de Proteção de Motor (Guia de Seleção)
Os dois principais fatores que determinam o tamanho adequado do disjuntor de proteção de motor são a tensão e a corrente nominais do próprio motor.
A classificação de tensão do DPM deve corresponder à tensão nominal do motor. Normalmente, disjuntores de proteção de motor podem ser usados em uma ampla variedade de classificações de tensão, como 230 V, 380 V, 415 V, 440 V, 500 V e 660 V CA.
Uma vez conhecida a tensão, é necessário verificar a corrente nominal do motor elétrico. É importante notar que a corrente de operação real pode ser inferior à corrente nominal, especialmente se o motor não estiver totalmente carregado. No entanto, o DPM deve sempre ser selecionado de acordo com o valor de corrente nominal para permitir a corrente de partida quando o motor é ligado. Por exemplo, um motor com uma corrente nominal de 20 amperes pode deslocar uma corrente muito menor durante a operação parcial, mas o DPM deve ser selecionado de acordo com o valor nominal de 20 amperes, ou ele pode disparar se o motor for usado em carga total.
Disjuntores de proteção de motor podem então ser calibrados para o valor exato de corrente adequado para o motor elétrico sendo protegido. Eles geralmente têm uma faixa de ajuste. Por exemplo, um DPM classificado em 32 amperes pode ser usado para motores com correntes nominais tão baixas quanto 22 amperes. Isso é muito útil se um motor elétrico for substituído por um modelo mais eficiente que exija uma corrente menor, pois não será necessário substituir o disjuntor de motor.
Mesmo que um disjuntor de proteção de motor seja dimensionado corretamente de acordo com o motor elétrico sendo protegido, também é importante usar cabos adequados. Para fornecer proteção adequada, o cabo deve ser capaz de conduzir a corrente nominal de forma segura. Um cabo subdimensionado superaquecerá, a isolação derreterá e falhas elétricas podem ocorrer mesmo com um disjuntor instalado.
Tabela de Especificações do Disjuntor de Proteção de Motor
Os fabricantes de DPM geralmente fornecem tabelas onde as especificações técnicas do disjuntor são apresentadas, a fim de simplificar o processo de seleção. A tabela a seguir, fornecida como exemplo, é para o modelo de disjuntor de circuito de motor SGV2-ME fabricado pela CGSL.
Os valores de corrente em que as proteções térmica e magnética operam são exibidos nas colunas de liberação térmica e liberação magnética. Antes de instalar um DPM, é muito importante verificar se as classificações de tensão e corrente são compatíveis com o motor sendo protegido.
Conclusões sobre o Disjuntor de Proteção de Motor
Os disjuntores de proteção de motor têm um papel muito importante na segurança elétrica, já que os motores que protegem têm uma ampla variedade de aplicações em edifícios comerciais e indústria.
Motores assíncronos, o tipo mais comum de motor elétrico em ambientes industriais e comerciais, têm requisitos de proteção especiais que só podem ser atendidos por um disjuntor de proteção de motor. Também é possível complementar o DPM com outros dispositivos de proteção ou automação, como proteção contra subtensão, temporizadores e arranques de motor de tensão reduzida.
A seleção adequada do DPM é fundamental para fornecer proteção confiável ao motor. Um DPM subdimensionado nem sequer permitirá que o motor seja iniciado, enquanto um DPM DPM superdimensionado pode não ser capaz de detectar condições de sobrecorrente para o motor elétrico sendo protegido.
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