O que é e como dimensionar contatores elétricos?
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O que é e como dimensionar contatores elétricos?

11.04.2024 | 12 minutos de leitura

Contatores elétricos são fundamentais para o controle de sistemas de alimentação, cujo papel é a comutação de circuitos elétricos de alta potência, sendo responsáveis por sua abertura e fechamento.

A precisão do dimensionamento e a correta seleção dos contatores elétricos são essenciais para assegurar a integridade operacional, a eficiência energética e a longevidade dos sistemas elétricos em ambientes industriais e comerciais.

Saiba mais sobre o tema neste artigo.

O que são contatores elétricos?

Contatores elétricos são dispositivos eletromecânicos utilizados em sistemas elétricos para controlar a alimentação de energia de cargas de alta potência.

Eles operam sob o princípio de eletromagnetismo, permitindo que uma pequena corrente de controle, quando aplicada a sua bobina, ative ou desative a conexão elétrica de cargas maiores.

Os contatores são amplamente utilizados em aplicações industriais e comerciais para controlar equipamentos como:

Os contatores são escolhidos com base em vários fatores, como a capacidade de corrente, a tensão de operação, a frequência de manobra e o tipo de carga a ser controlada.

Eles são capazes de interromper correntes em caso de sobrecarga ou curto-circuito, frequentemente em combinação com dispositivos de proteção como relés térmicos ou fusíveis.

Tipos de contatores elétricos

Os contatores elétricos podem ser classificados de acordo com vários critérios, como o tipo de carga que controlam, a natureza de sua operação, ou o modo de fabricação. Aqui estão alguns dos tipos mais comuns:

  • Contatores de potência: são os mais comuns, projetados para controlar diretamente cargas de alta potência, como motores elétricos, grandes sistemas de iluminação e equipamentos de aquecimento. Eles geralmente têm vários contatos para lidar com altas correntes;
  • Contatores auxiliares: são usados principalmente para controlar circuitos de sinal ou auxiliares, em vez de carregar diretamente grandes correntes. Eles são frequentemente utilizados em sistemas de controle e automação para operar relés, intertravamentos e outras funções de controle lógico;
  • Contatores de Corrente Alternada (AC) e Corrente Contínua (CC): são especificados também pelo tipo de corrente que controlam. Contatores AC são projetados para sistemas que operam com corrente alternada, enquanto os contatores CC lidam com sistemas de corrente contínua. A principal diferença entre eles está na forma como extinguem o arco elétrico, que pode se formar ao desligar a corrente.

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Para que servem os contatores elétricos?

Os contatores elétricos servem principalmente para controlar a conexão e desconexão de circuitos elétricos de alta potência de maneira segura e automatizada.

Eles são utilizados em diversas aplicações em que é necessário controlar grandes cargas elétricas.

A seguir, veja as principais aplicações dos contatores elétricos:

  • Controle de motores elétricos;
  • Sistemas de iluminação;
  • Equipamentos de aquecimento e refrigeração;
  • Proteção de circuitos e equipamentos;
  • Automação e controle de processos;
  • Correção do fator de potência.

Por que dimensionar os contatores elétricos é importante?

O dimensionamento correto de contatores elétricos é fundamental para garantir a eficiência, a segurança e a durabilidade de sistemas e equipamentos.

Esse processo envolve a escolha de um contator com especificações adequadas para a carga que ele controlará.

O dimensionamento incorreto, seja por subdimensionamento ou sobredimensionamento, pode levar a uma série de problemas, afetando não apenas o desempenho do sistema, mas também sua eficiência energética e vida útil.

Veja os principais riscos do subdimensionamento e do sobredimensionamento:

Riscos do subdimensionamento

  • Sobreaquecimento: um contator subdimensionado pode não ser capaz de lidar com a corrente exigida pela carga, resultando em superaquecimento. Isso aumenta o risco de falhas, danos ao equipamento e até incêndios;
  • Desgaste prematuro: a operação constante em condições de sobrecarga contribui para acelerar o desgaste dos componentes do contator, reduzindo sua vida útil;
  • Quedas de desempenho: a incapacidade de fornecer a corrente necessária resulta em operação inadequada do equipamento controlado, como arranque deficiente de motores.

Riscos do sobredimensionamento

  • Custo inicial mais alto: contatores maiores são, geralmente, mais caros. O sobredimensionamento sem necessidade leva, portanto, a gastos desnecessários na aquisição de componentes;
  • Ineficiências operacionais: um contator sobredimensionado pode não operar eficientemente em cargas muito abaixo de sua capacidade máxima. Isso resulta em desperdício de energia e, possivelmente, maior desgaste;
  • Problemas de espaço e instalação: equipamentos maiores tendem a exigir mais espaço para instalação e podem ser incompatíveis com o layout existente.

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Benefícios do dimensionamento dos contatores elétricos

Além de mostrar os riscos de errar na escolha do dispositivo, vamos detalhar, agora, alguns benefícios de dimensionar os contatores corretamente. Acompanhe:

Eficiência energética

O dimensionamento correto assegura que o contator opere dentro de sua faixa de eficiência ideal, de modo a reduzir as perdas de energia e contribuir para uma operação mais econômica e sustentável.

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Redução de custos operacionais

Evitando sobrecargas e operação ineficiente, o sistema consome apenas a energia necessária, diminuindo os custos com eletricidade.

Sustentabilidade

Através da otimização do consumo de energia e da redução da necessidade de substituição de componentes, o dimensionamento correto reforça práticas mais sustentáveis, alinhando-se com objetivos de eficiência energética e redução do impacto ambiental.

Normas e regulamentações para dimensionamento de contatores elétricos

O dimensionamento correto de contatores elétricos é regido por uma série de normas e regulamentações internacionais e nacionais.

Uma das normas mais relevantes para o dimensionamento de contatores elétricos é a NBR IEC 60947, que faz parte de uma série de normas internacionais desenvolvidas pela Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC).

Essa norma é especificamente voltada para equipamentos de baixa tensão e define os requisitos para dispositivos de manobra e controle, incluindo contatores e dispositivos de proteção.

Ela abrange diversos aspectos, como:

  • Classificações: define os critérios para a classificação de contatores, incluindo capacidade de corrente, vida útil mecânica e elétrica e categorias de utilização;
  • Ensaios: estabelece os procedimentos de ensaio para verificar se os contatores atendem aos requisitos especificados;
  • Marcas e informações para instalação: orienta sobre as informações que devem ser fornecidas com os contatores para garantir uma instalação e operação seguras.

Importância da conformidade com as normas

Veja a importância de seguir as normas referentes aos contatores elétricos:

  • Segurança: a principal vantagem de seguir as normas técnicas é a segurança. Elas são elaboradas considerando uma vasta experiência operacional e testes rigorosos, visando prevenir acidentes e garantir a proteção tanto dos usuários quanto dos sistemas elétricos;
  • Qualidade: a conformidade com as normas garante que os contatores e sistemas elétricos atendam a um padrão de qualidade. Isso ajuda a evitar falhas prematuras e garante a confiabilidade do produto;
  • Eficiência: normas como a NBR IEC 60947 ajudam a assegurar que os dispositivos sejam dimensionados e utilizados de maneira eficiente, o que gera economias significativas de energia e uma operação mais consistente do sistema como um todo;
  • Interoperabilidade: seguir as normas facilita a interoperabilidade entre diferentes marcas e tipos de equipamentos elétricos, o que viabiliza diferentes componentes do sistema trabalhando juntos e de forma eficaz;
  • Conformidade legal e regulatória: em muitos casos, a conformidade com normas técnicas específicas é uma exigência legal ou regulatória. Isso é crucial para evitar penalidades, garantir a permissão de operação e participar de licitações ou projetos governamentais;
  • Credibilidade no mercado: empresas que seguem as normas estabelecidas e certificam seus produtos e sistemas tendem a ganhar maior credibilidade no mercado. Esse ponto é um diferencial competitivo importante, pois transmite confiança aos clientes e parceiros.

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Como dimensionar os contatores elétricos?

Dimensionar contatores elétricos envolve selecionar um dispositivo que possua capacidade suficiente para controlar a carga com segurança e eficiência, sem ser subdimensionado ou sobredimensionado.

Aqui está um guia básico para dimensionar contatores elétricos:

Determinar a Corrente Nominal da Carga (In)

Identifique a corrente nominal que a carga requer durante a operação normal. Para motores, essa informação pode ser encontrada na placa de identificação ou nos documentos técnicos do equipamento.

Mais adiante, explicaremos como fazer o cálculo quando necessário.

Selecionar a categoria de utilização

As categorias de utilização são classificações que descrevem os tipos de carga e os regimes de operação dos contatores. Por exemplo, cargas de motores são geralmente classificadas como AC-3 para motores de gaiola de esquilo em partida direta.

Considerar as condições de operação

Leve em conta fatores como o ciclo de operação (a frequência que o contator será acionado), a tensão de controle, a temperatura ambiente e qualquer condição especial que possa afetar o desempenho do contator.

Escolher um contator com capacidade adequada

Com base na corrente nominal da carga e na categoria de utilização, selecione um contator cuja capacidade nominal de corrente (Ie) seja igual ou superior à corrente da carga.

É também importante verificar a capacidade de ruptura, bem como a vida útil elétrica e mecânica do contator.

Verificar a tensão de bobina

Certifique-se de que a tensão de bobina do contator seja compatível com a tensão de controle disponível no sistema.

Acessórios adicionais

Considere se são necessários acessórios, como contatos auxiliares, blocos de intertravamento, relés de sobrecarga, entre outros, para a aplicação específica.

Como encontrar a corrente nominal de trabalho de sua Carga/Circuito (In)?

Caso você não saiba a corrente nominal do seu circuito ou a carga não tenha a corrente nominal especificada na sua carcaça ou no manual, você pode calcular utilizando a seguinte equação:

Onde:

In = Corrente Nominal do circuito/carga

V = Tensão de linha do circuito/tensão nominal da carga

P = Potência ativa do circuito/carga em Watts

η = Rendimento da carga (principalmente para motores elétricos e cargas indutivas)

cos φ = Fator de potência do circuito/carga

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Encontre o contator perfeito para sua necessidade

Encontrar e dimensionar corretamente seu contator elétrico é crucial para a eficiência, segurança e durabilidade do seu sistema.

Para garantir que você está escolhendo o produto certo, confira a linha completa de contatores da ABB.

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Autor

Abel Santos

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