Existem muitas ocasiões que ilustram como as características de carga de um motor são diferentes das de um aquecedor ou circuito de iluminação. Um exemplo disso é um caso que ocorreu há alguns anos, quando um eletricista de manutenção foi chamado para uma instalação de processamento de alimentos devido a uma parada inesperada da linha de produção. O motor elétrico que alimentava toda a seção de embalagem (20 cavalos de potência) havia desarmado seu disjuntor. Ao reiniciar o disjuntor, o eletricista tentou ligar o motor novamente, apenas para descobrir que ele havia desarmado novamente ao ser ligado. Após diagnosticar o problema, o eletricista descobriu que alguém havia instalado um novo dispositivo de proteção de circuito (disjuntor) no lugar do dispositivo protetor de circuito do motor original (também conhecido como partida de motor).
O dispositivo de proteção de circuito recém-instalado era um térmico magnético padrão disjuntor com uma classificação de amperagem igual à do partida de motor original; no entanto, ele tinha uma configuração de disparo magnético que era muito baixa para permitir tempo suficiente para a corrente de partida normal do motor se estabilizar em um nível de estado estacionário. Por outro lado, a configuração de disparo magnético do dispositivo de proteção de circuito recém-instalado estava ajustada alta o suficiente para fornecer uma corrente de partida excessiva, o que acabou danificando o motor (degradando a isolação do enrolamento), que acabaria exigindo uma recondição do motor por um custo de $1,200. À medida que engenheiros e técnicos entram no mundo profissional, eles acabam descobrindo uma das verdades fundamentais do design, que é, a proteção para uma carga de motor deve ser selecionada com base nas características distintas do motor, em comparação com as características distintas de uma carga de aquecedor ou iluminação.
Dois Dispositivos, Duas Funções Distintas
Embora os termos protetor de circuito de motor e disjuntor possam ser usados de forma intercambiável, na verdade, eles descrevem dois tipos diferentes de dispositivos com designs internos muito diferentes que servem a funções diferentes em um circuito de ramificação de motor. Um disjuntor padrão, mais frequentemente um disjuntor miniatura (MCB) ou disjuntor de caixa moldada (MCCB), é um dispositivo que foi projetado para fornecer proteção de uso geral para fios e cargas gerais conectadas contra sobrecarga e condições de curto-circuito, fornecendo proteção contra sobrecarga e curto-circuito através de seu elemento térmico bimetálico e bobina eletromagnética, respectivamente, alojados em uma única unidade. Em contraste, um protetor de circuito de motor (MCP) é um dispositivo que foi especificamente projetado para fornecer apenas proteção contra curto-circuito magnético (eletromagnético). Um MCP tem um disparo instantâneo ajustável e deve ser usado como parte de um controlador de motor de combinação listado quando usado com um contator e relé de sobrecarga separado para fornecer tanto proteção térmica para o motor quanto desarme de curto-circuito pelo MCP. Nenhum dos dispositivos fornecerá as funções do outro, e usar os dois incorretamente é uma maneira de obter o tipo de falha experimentada pela planta de alimentos.
Por que um MCB Padrão Falha em Dever de Motor
Ao iniciar, um motor terá uma corrente de partida (ou corrente de rotor bloqueado) que pode variar de 6 a 8 vezes a corrente de carga plena. Essa corrente de inrush durará apenas uma fração de segundo ao usar partida direta, no entanto, pode durar o tempo suficiente para entrar na zona de disparo magnético de um Miniature Circuit Breaker (MCB) padrão. Um exemplo de um MCB Tipo C de 20 amperes tem um limite de disparo instantâneo entre 5 a 10 vezes sua classificação, o que significa que pode disparar em qualquer lugar de 100 a 200 amperes. Com base nos 120 amperes de corrente que um motor consome na partida, isso ocorre bem no meio do limite de disparo do MCB. Consequentemente, o disjuntor pode disparar em algumas partidas de motor e pode manter em outras, com base em 2 fatores: 1) o ponto de fechamento dos contatos do motor em relação à corrente (ou seja, o ponto real dentro da forma de onda de tensão quando os contatos fecham), e 2) o nível de magnetismo residual (tamanho) que permanece no núcleo do motor no momento do fechamento do circuito. Essa inconsistência é o que resulta em disparos indesejados.
Muitas vezes, solucionadores de problemas desinformados tentarão corrigir problemas de disparo indesejado ajustando para um disjuntor maior; o que, por sua vez, remove a proteção contra sobrecorrente do fio, criando assim um risco de incêndio.
O mecanismo de disparo magnético de um MCP abordará esse problema de disparo indesejado tendo um ajuste de disparo magnético ajustável (até 13 vezes a carga plena do motor) sem qualquer elemento térmico que dispare devido a sobrecargas sustentadas; essa é a função do relé de sobrecarga. Para uma visão mais ampla de como os disjuntores funcionam em diferentes aplicações, nossa comparação de disjuntor vs protetor contra surtos explica onde a proteção contra sobrecorrente termina e a proteção contra surtos começa.
O Trio de Proteção de Motor Coordenado
De acordo com os padrões NEC e UL, um circuito de ramificação de motor completo inclui três dispositivos que trabalham juntos (para operar seu motor, não apenas operá-lo):
- Proteção contra curto-circuito e falha à terra: O propósito do protetor de circuito de motor ou do MCCB (Disjuntor de Caixa Moldada) de classificação especial é disparar quando há uma falha de curto-circuito ou falha à terra e limpar essas falhas antes que a corrente possa causar danos aos condutores ou enrolamentos do motor. Ele é ajustado acima do nível de inrush para evitar disparos falsos.
- Proteção contra sobrecarga: O relé de sobrecarga cobre a corrente de carga completa do motor, bem como seu fator de serviço. Isso protegerá o motor de sobrecargas mecânicas sustentadas, a perda de uma ou várias fases e condições de rotor bloqueado que se estendem além da partida. O relé de sobrecarga disparará em 115% ou 125% da corrente de carga plena do motor, dependendo de como o motor é rotulado (fator de serviço) e do que é exigido pelo código.
- Controle: O contator atua como um dispositivo de comutação eletromagnético para o motor e liga e desliga o motor durante as condições normais de operação. O contator é classificado para as correntes de carga plena e de rotor bloqueado do motor.
O MCP requer que o relé de sobrecarga forneça proteção térmica, o que é realizado pela faixa bimetálica incorporada em disjuntores térmicos tradicionais. Isso é feito intencionalmente para permitir que cada dispositivo de proteção seja projetado e otimizado especificamente para suas próprias aplicações exclusivas. Um MCB padrão tenta servir ambas as funções usando uma característica constante, colocando-o fora do alcance para uso como disjuntor de motor, exceto com motores de fração de potência muito pequenos, onde a corrente de partida é muito pequena para afetar o desempenho.
Disjuntores de Proteção de Motor: Uma Terceira Opção
Disjuntores de Proteção de Motor (MPCBs) têm os seguintes aspectos arredondados devido aos requisitos do Código Elétrico Canadense (CEC) e do Código Elétrico Nacional (NEC):
• MPCBs, comumente encontrados nos mercados da América do Norte e IEC, fornecem proteção contra sobrecarga (térmica) e curto-circuito (magnética) em um único dispositivo, são classificados sob IEC-60947-4-1 como sendo adequados para cargas de motor, e servem a muitas aplicações como o único dispositivo de proteção de motor, simplificando a fiação e reduzindo o espaço do invólucro.
• A configuração de falha direta do seu MPCB fornece um meio flexível de proteger contra a corrente de partida do motor, bem como suas correntes de sobrecarga sustentadas continuamente.
• O MCB padrão pode fornecer uma configuração de falha direta; no entanto, criará uma condição de incompatibilidade quando usado com motores devido ao problema de o MCB ser dimensionado para a corrente de carga total (FLC), enquanto seu MPCB é dimensionado para a corrente de partida.
Ao usar um dispositivo resetável para proteção contra curto-circuito e falha à terra no desconector do motor, seu MPCB deve sempre ser o dispositivo de escolha.
No entanto, no contexto dos métodos geralmente aceitos para controlar motores AC industriais na América do Norte, a combinação de Contator, Sobrecarga e Disjuntor de Proteção de Motor ainda representa o método mais prevalente para alcançar o controle do motor; isso se deve principalmente à manutenção do NEC da exigência de um dispositivo de proteção contra curto-circuito e falha à terra do ramo do motor como um dispositivo listado (aprovado pela agência) quando usado como um componente individual em um partida.
A Regra 125% e Seu Papel na Proteção do Motor
No Código Elétrico Nacional (NEC), a proteção contra sobrecarga deve ser dimensionada incorretamente para motores que têm um fator de serviço maior que 1,15 em não mais que 125% da carga total. Por outro lado, o ajuste máximo de sobrecarga no relé de sobrecarga de um motor com fator de serviço de 1,0 ou um aumento de temperatura de 40 graus Celsius será em 115% da carga total. A intenção deste artigo é fornecer proteção contra sobrecarga do motor que não desarme o relé de sobrecarga em condições normais de funcionamento, mas o relé de sobrecarga desarmará antes que a isolação do enrolamento do motor atinja uma temperatura que encurte a vida útil do motor. Esta regra se aplica apenas a relés de sobrecarga e não rege o dispositivo de curto-circuito de um motor. A configuração de um disparo magnético em um MCP é muito mais alta (normalmente entre 700–1300% da carga total) do que a configuração do relé de sobrecarga (125% da carga total) de acordo com o Artigo 430 do NEC. O Artigo 430 estabelece a quantidade máxima de proteção contra curto-circuito para disjuntores de disparo instantâneo que podem ser usados em combinação com um relé de sobrecarga com classificação de 1300% da carga total. A regra 125% e a configuração alta associada ao disparo magnético do MCP se apoiam mutuamente: o relé de sobrecarga protege contra danos térmicos lentos ao motor, enquanto o MCP protege o motor contra correntes de falha rápidas. Nenhum desses valores pode ser trocado entre dispositivos sem invalidar a coordenação que garantirá que o motor continue a operar com segurança.
Um Protetor de Circuito de Motor é um Disjuntor?
Quando surgem questões de projeto de instalação, elas exigem uma diferenciação entre as características físicas e a funcionalidade geral, bem como o tipo de configuração e o número do modelo usados para fins identificados. Em aparência, o protetor de circuito modificado (MCP) tem o mesmo invólucro e configuração de interruptor de alavanca que um disjuntor de caixa moldada (MCC); no entanto, funcionalmente, o MCP é um tipo de disjuntor que foi modificado para remover seu dispositivo de proteção contra sobrecarga térmica e foi substituído por um dispositivo de disparo magnético ajustável. Embora alguns MCPs sejam produtos de dupla listagem que atendem à UL 508 (para uso em um painel de controle industrial) e à UL 489 (para ser usado como um disjuntor de caixa moldada), o MCP cumprirá seu papel como o protetor de curto-circuito do circuito do motor; no entanto, eles devem sempre ser usados com relés de sobrecarga apropriados, bem como contatores. Um MCP não pode ser usado nos circuitos do motor, a menos que de acordo com as instruções de instalação do fabricante e em conformidade com o código apropriado; existem certas instâncias especiais que permitirão que um MCB proteja um pequeno circuito de motor (por exemplo, um pequeno circuito de motor operado por um dispositivo alimentado por bateria). Se você precisar de ajuda para dimensionar um disjuntor para qualquer aplicação, nosso guia sobre qual tamanho de disjuntor você precisa explica o processo de cálculo para cargas gerais e de motor.
Como a HUYU Apoia a Proteção Correta do Circuito do Motor
A HUYU oferece uma gama completa de dispositivos de proteção de circuito empregados em sistemas de controle de motor, incluindo disjuntores de caixa moldada para proteção de circuitos de alimentação e ramificação; disjuntores listados UL 489 que atendem aos requisitos de serviço de entrada e ramificação; e múltiplas características de disparo para fornecer aos engenheiros opções para combinar o dispositivo de proteção com a carga — como bancos de aquecedores resistivos ou circuitos de painéis de iluminação, ou motores de alta corrente de partida. A HUYU possui disjuntores mini para fornecer proteção de circuito para aplicações de Carga Geral a disjuntores de caixa moldada que têm classificações de interrupção e curvas de disparo ajustáveis projetadas para proteger circuitos de motores industriais. Se você selecionar um fabricante que fornece documentação de teste completa e características de disparo claramente rotuladas, você eliminará a incerteza do cenário da planta de processamento de alimentos — deterioração lenta e custosa de um motor que nunca foi protegido adequadamente.
Perguntas Frequentes
Um protetor de circuito de motor é um disjuntor?
Um dispositivo de proteção de circuito de motor (também chamado de MCP) é uma forma eletrônica de proteção contra falhas de circuito de motor. Um MCP é diferente de um disjuntor padrão porque fornece apenas proteção contra curto-circuito via magnetismo — portanto, não inclui um dispositivo de sobrecarga térmica para proteger o circuito contra sobrecarga térmica. Ele também é usado juntamente com um relé de sobrecarga separado, contatores e, às vezes, também como um produto listado duplamente para UL998 e UL948.
Protetor de circuito é o mesmo que disjuntor?
Não, “protetor de circuito” significa uma variedade de diferentes dispositivos elétricos, como fusíveis, protetores suplementares e protetores de circuito de motor; no entanto, um disjuntor é um tipo real de dispositivo elétrico que pode ser reiniciado pelo usuário e protege contra sobrecargas, ou sobrecargas, e curto-circuitos. Um MCP também é um exemplo de um dispositivo elétrico que é um tipo de protetor de circuito; no entanto, a única função que ele desempenha é proteção contra curto-circuitos e é projetado para uso apenas com cargas de motor.
Por que o MCB não é usado para proteção de motor?
Um MCB tradicional tem uma posição de disparo magnético predeterminada que geralmente corresponde à do corrente de partida de um motor, portanto, também causa disparos indesejados. Além disso, o elemento térmico do MCB também não está calibrado corretamente para atender à curva de dano térmico específica do motor individual. O MCP ou MPCB com seus limites de disparo ajustáveis eliminam ambas as incompatibilidades enquanto fornecem proteção confiável contra disparos desnecessários.
O que é a regra 125% em elétrica?
De acordo com o Artigo 430.32 do NEC, a regra 125% afirma que para motores com um fator de serviço maior ou igual a 1,15, a proteção contra sobrecarga deve ser classificada não superior a 125% da corrente de carga total. Isso se relaciona apenas às sobrecargas e não à proteção contra curto-circuito, uma vez que é projetada para proteger o motor contra sobrecargas térmicas sustentadas devido ao uso em condições acima da média de operação normal.
O diferença entre um disjuntor padrão e um protetor de circuito de motor não é simplesmente uma formalidade técnica. Um protetor de circuito de motor (MCP) proporcionará anos de arranques confiáveis e sem problemas. Um disjuntor padrão, por outro lado, irá desarmar a cada vez que o motor tentar iniciar ou falhar silenciosamente quando o motor superaquecer devido à proteção contra sobrecarga inadequada. Ao fornecer um disparo magnético ajustável em conjunto com um relé de sobrecarga devidamente dimensionado, o MCP foi validado e documentado pelo Código Elétrico Nacional (NEC), bem como por décadas de engenharia dedicada à proteção de motores como a solução correta para proteger um motor contra danos. Um disjuntor padrão (MCB), embora útil para a proteção de cargas de iluminação e aquecimento, é uma aplicação incorreta para este propósito. Na HUYU, oferecemos todos os tipos de dispositivos de proteção que são devidamente classificados de acordo com o tipo de carga para garantir que a combinação correta de proteção e carga seja a base de um sistema elétrico seguro, confiável e em conformidade com o código.
