FASCÍCULO NBR 5410 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO FASCÍCULO 54:

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1 FASCÍCULO NBR 5410 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO FASCÍCULO 54: CIRCUITOS DE MOTORES Introdução As prescrições da NBR 5410 sobre circuitos de motores são apresentadas em e tratam especificamente de circuitos que alimentam motores em aplicações industriais e similares normais. São consideradas aplicações industriais e similares normais aquelas que envolvem motores de indução com rotor de gaiola, de potência nominal unitária não superior a 150 kw, operados em regime de serviço S1, excluídas as aplicações de motores com potência não superior a 1,5 kw que acionem aparelhos eletrodomésticos e eletroprofissionais. Desta forma, os circuitos de pequenos motores de uso residencial para aparelhos eletrodomésticos e eletroprofissionais devem ser tratados pelas regras gerais da norma. Para efeito de utilização das prescrições da norma, assume-se que as características dos motores, bem como do regime S1, são aquelas definidas na NBR Regime de serviço é a frequência à qual o motor é submetido a uma determinada carga. Diz respeito, portanto, ao número de partidas do motor em um determinado intervalo de tempo, à natureza da carga mecânica (constante ou variável) e à intensidade da carga. A NBR 7094 define 10 regimes de partida (S1 até S10) que podem ser divididos em três tipos: regime contínuo, regime de curta duração e regime intermitente. Os motores normalmente são projetados para suportar o regime S1, que é aquele no qual o motor é submetido a uma carga constante por um período de tempo suficiente para atingir o equilíbrio térmico. O regime de serviço deve ser cuidadosamente observado na especificação do motor, pois implica diretamente na temperatura de operação do motor e consequentemente na integridade do sistema de isolamento.

2 a) Limitação das perturbações devidas à partida de motores Durante a partida direta dos motores usuais, a corrente no circuito elétrico aumenta significativamente (da ordem de 5 a 10 vezes a corrente nominal) e, por conta disso, o motor pode provocar perturbações nas redes elétricas, sejam internas do consumidor ou na rede da concessionária. Assim, os equipamentos a motor não devem, durante sua partida, causar perturbações inaceitáveis na rede de distribuição, na instalação propriamente dita e nos demais equipamentos. Algumas destas perturbações incluem afundamentos de tensão e flicker. Em particular, devem ser consultadas as concessionárias sobre as condições de fornecimento de energia no caso da partida direta de motores com potência acima de 3,7 kw (5 cv), em instalações alimentadas por rede pública em baixa tensão. Caso a partida escolhida seja direta, a plena tensão, ela é feita por meio de um dispositivo de comando, geralmente um contator. Existem conjuntos pré-montados, para a partida direta de motores, que reúnem no mesmo invólucro o dispositivo de comando (por exemplo, contator tripolar), p dispositivo de proteção contra correntes de sobrecarga (por exemplo, relé bimetálico) e o dispositivo de proteção do circuito terminal contra correntes de curtos-circuitos (por exemplo, dispositivo fusível). Esses dispositivos são chamados de chaves de partida direta de motores. Durante a partida de motores de potência mais elevada, quando a corrente no circuito aumenta muito, a queda de tensão nos demais pontos de utilização da instalação não deve ultrapassar os valores indicados pela NBR Para minimizar as perturbações em geral e reduzir a queda de tensão durante a partida, recorre-se à utilização de sistemas de partida de motores. Uma vez que os dispositivos de partida, independentemente do tipo, alteram a tensão e a corrente elétrica durante o tempo de partida, afetando assim o torque do motor, a escolha do sistema de partida mais adequado para uma determinada aplicação deve levar em conta o tipo de carga mecânica a ser acionada. Também devem ser considerados os tempos de aceleração e de rotor bloqueado quando se utiliza a partida com tensão reduzida. Os tipos mais utilizados de dispositivos de partida indireta são os seguintes:

3 Chave estrela-triângulo Para a partida com chave estrela-triângulo é fundamental que o motor possa trabalhar com ligação em dupla tensão, por exemplo, 220/380 V, 380/660 V ou 440/760 V. Além disso, os motores deverão ter, no mínimo, seis bornes de ligação. Na ligação estrela, a corrente fica reduzida em cerca de 25 % a 33 % da corrente de partida na ligação triângulo e a curva do conjugado também é reduzida na mesma proporção. Por isso, a partida estrela-triângulo normalmente é indicada para uso com motor de conjugado elevado, em partidas em vazio, com carga parcial, ou com aplicação da carga mecânica somente depois de ter sido atingida a rotação nominal. Chave compensadora Diferentemente da chave estrela-triângulo, a chave compensadora pode ser usada para a partida de motores sob carga. Ela reduz a corrente de partida, deixando, porém, o motor com um conjugado suficiente para a partida e aceleração. A tensão na chave compensadora é reduzida através de um autotransformador que possui normalmente tapes de 50, 65 e 80 % da tensão nominal. Sistema eletrônico de partida suave (soft-starter) O sistema eletrônico de partida suave ( soft-starter ) é um dispositivo formado basicamente por uma ponte de tiristores (SCR) que controlam a corrente de partida de motores de corrente alternada trifásica. Através da variação do ângulo de disparo dos SCR da ponte, consegue-se variar progressivamente o valor da tensão eficaz aplicada nos terminais do motor. Assim, pode-se controlar muito bem a corrente de partida do motor, proporcionando uma "partida suave", de forma a minimizar os distúrbios. As principais aplicações de soft-starters incluem as bombas centrífugas, ventiladores, exaustores, sopradores, compressores de ar, misturadores, aeradores, centrífugas, serras e plainas, transportadores de carga, escadas rolantes, esteiras de bagagem, etc.

4 b) Dimensionamento dos circuitos de motores O dimensionamento de um circuito de motor de acordo com a NBR 5410 inclui os elementos indicados na Figura 1: Condutores do circuito terminal; Dispositivo de proteção do circuito terminal contra correntes de curto-circuito (geralmente um dispositivo fusível); Dispositivo de seccionamento para desligar o circuito terminal, o dispositivo de comando e o motor. Em geral, são usados chaves seccionadoras e interruptores; Dispositivo de comando para partir e parar o motor (geralmente um contator); Dispositivo de proteção do motor contra correntes de sobrecarga (geralmente um relé bimetálico); Condutores do circuito de distribuição; Proteção de retaguarda que protege o circuito de distribuição contra corrente de curto-circuito (geralmente um dispositivo fusível). Figura 1 Elementos de um circuito de motor

5 c) Capacidade de condução de corrente Conforme , os condutores do circuito terminal, que servem a um único motor, devem ter uma capacidade de condução de corrente (I Z) não inferior à corrente nominal do motor (I M) multiplicada pelo fator de serviço (f S), se existir. O fator de serviço de um motor é um multiplicador que pode ser aplicado à potência que este pode fornecer sob tensão e frequência nominais sem comprometer o limite de elevação de temperatura do enrolamento. I z f S. I M Quando um motor possuir característica nominal com mais de uma potência e/ou velocidade, o condutor a ser escolhido deverá ser o que resulte em maior seção, quando considerada individualmente cada potência e velocidade. Os condutores que alimentam dois ou mais motores devem ter capacidade de condução de corrente não inferior à soma das capacidades determinadas para cada motor mais as correntes nominais das outras cargas (I L) eventualmente alimentadas pelo mesmo circuito. I z f S. I M + I L d) Queda de tensão Conforme , no dimensionamento dos circuitos (terminais e de distribuição) que alimentam motores, deve ser levado em conta que as quedas de tensão nos terminais dos motores e nos demais pontos de utilização não devem ultrapassar os valores indicados no capítulo 15 deste fascículo. Durante a partida de um motor, a queda de tensão nos terminais do dispositivo de partida não deve ultrapassar 10 % da tensão nominal do motor, observados os limites indicados para os demais pontos de utilização da instalação. O cálculo da queda de tensão durante a partida do motor deve ser efetuado considerando a corrente de rotor bloqueado e, na falta de um valor mais preciso, pode ser considerado um fator de potência igual a 0,3. O valor da corrente de partida varia conforme o tipo e potência do motor e, portanto, deve ser obtida no catálogo do fabricante.

6 e) Proteção contra corrente de sobrecarga Conforme , a proteção contra correntes de sobrecarga dos circuitos que alimentam motores pode ser provida por dispositivos de proteção integrados ao motor, sensíveis à temperatura dos enrolamentos ou por dispositivos de proteção externos ao motor, sensíveis à corrente do respectivo circuito. Quando for utilizado um dispositivo externo (geralmente um relé térmico bimetálico acoplado a um contator), sua corrente nominal ou de ajuste deve ser igual à corrente nominal do motor multiplicada pelo fator de serviço, se existir. Como a série de correntes nominais dos dispositivos apresenta incrementos discretos, admite-se, na prática, uma diferença de até 12 % entre as duas correntes. f) Proteção contra corrente de curto-circuito Conforme , quando os condutores dos circuitos que alimentam motores forem protegidos contra correntes de sobrecarga por dispositivos que se limitem a essa proteção, como relés térmicos, a proteção contra correntes de curto-circuito pode ser assegurada por dispositivo de proteção exclusivamente contra curtos-circuitos, que podem ser: Disjuntores equipados apenas com disparadores de sobrecorrente instantâneos, com corrente de disparo magnético maior que a corrente de rotor bloqueado do motor, porém não superior a 12 vezes a corrente nominal do motor; ou Dispositivos fusíveis com característica gm ou am, com corrente nominal inferior ao valor obtido multiplicando-se a corrente de rotor bloqueado do motor pelo fator indicado na Tabela x. Tabela 1 - Fator para a determinação da corrente nominal máxima de fusíveis tipo gm