Qual é a função do relé de proteção de fase?

O que é um relé de proteção de fase?

A relé de proteção de fase é um dispositivo pequeno, mas importante, usado em sistemas elétricos trifásicos. Ele supervisiona cada fase da fonte de alimentação. Quando algo dá errado, corta a energia para proteger o equipamento conectado.

A energia trifásica é a forma padrão de operar máquinas pesadas em fábricas e grandes edifícios. Se uma fase falhar, falhar ou ficar irregular, coisas ruins acontecem rapidamente. Os motores superaquecem. As máquinas vibram demais. O equipamento pode queimar completamente. Um relé de proteção de fase detecta esses problemas antecipadamente e interrompe os danos antes que se tornem graves.

O que um relé de proteção de fase realmente faz?

Um relé de proteção de fase tem várias funções importantes. Cada um tem como alvo um tipo diferente de problema de energia. Aqui está uma análise clara de cada função.

1. Detectando uma fase ausente

Às vezes, uma das três fases desaparece. Isso pode acontecer por causa de um fusível queimado ou de um fio quebrado. Quando um motor perde uma fase, ele ainda tenta funcionar nas outras duas. Isso coloca um grande estresse nessas duas fases. O motor pode puxar até o dobro do seu nível de corrente normal. O enrolamento dentro do motor aquece muito rápido. O relé percebe imediatamente a fase faltante e desliga antes que o motor queime.

2. Capturando tensão irregular entre fases

As três fases devem carregar o mesmo nível de tensão. Mas às vezes isso não acontece. Mesmo uma pequena lacuna é importante. Uma lacuna de tensão de apenas 2% entre as fases pode aumentar a lacuna de corrente em até 6–10%. Essa corrente extra acumula calor dentro do motor. Com o tempo, isso encurta a vida útil do equipamento. O relé continua verificando a tensão em todas as três fases. Ele desarma o sistema quando a lacuna fica muito grande.

3. Capturando a ordem errada das fases

Os motores trifásicos giram em uma direção definida. Essa direção depende da ordem das três fases. Se alguém conectar as fases na ordem errada, o motor gira ao contrário. Isso parece insignificante, mas pode destruir bombas, ventiladores e elevadores em segundos. O relé verifica a ordem das fases antes da partida do motor. Bloqueia o início se a ordem estiver errada.

4. Observando os níveis de tensão

A tensão muito baixa torna os motores fracos e lentos. Tensão muito alta desgasta o isolamento interno do motor mais rapidamente. Operar um motor apenas 10% abaixo de sua tensão nominal pode reduzir sua potência de tração em cerca de 19%. O relé fica de olho nos níveis de tensão. Ele desconecta a carga quando a tensão vai muito acima ou abaixo da faixa segura.

5. Verificando a frequência

As redes elétricas devem funcionar a uma frequência fixa – 50 Hz ou 60 Hz, dependendo do país. Geradores e redes fracas às vezes se afastam deste alvo. Quando a frequência muda muito, os motores funcionam na velocidade errada. Alguns relés podem rastrear a frequência. Eles cortam a energia se a frequência sair da faixa segura.

Tipos de relés de proteção de fase

Existem vários tipos de relés de proteção de fase. Cada tipo é construído para um nível diferente de proteção. A tabela abaixo mostra os principais tipos e onde são utilizados.

Como funciona um relé de proteção de fase: passo a passo

O relé segue um processo claro sempre que detecta um problema. Veja como funciona do início ao fim.

1. Lendo as fases: O relé lê a tensão em todas as três fases o tempo todo através de seus fios de entrada.
2. Verificando os dados: Seu circuito interno ou chip analisa o tamanho da tensão, a ordem das fases, o equilíbrio e a frequência.
3. Comparando com limites seguros: O relé verifica se as leituras estão dentro da faixa segura definida.
4. Detectando a falha: Se alguma leitura estiver fora da faixa segura, o relé marcará isso como uma falha.
5. Aguardando um momento (opcional): Muitos relés esperam um pouco antes de agir. Isso interrompe alarmes falsos causados ​​por breves interrupções de energia.
6. Tomando medidas: O relé abre ou fecha seu contato de saída. Isso informa a um contator ou disjuntor para cortar a energia.
7. Mostrando a falha: Uma luz ou display no relé mostra o que deu errado para que o operador saiba o que consertar.

O que verificar antes de comprar um relé de proteção de fase

Escolher o relé certo é importante. A escolha errada pode deixar seu equipamento desprotegido ou causar falsos desligamentos. Aqui estão os principais itens a serem verificados.

• Tensão de alimentação: O relé deve corresponder à tensão do seu sistema, como 380 V, 400 V ou 480 V.
• Frequência: Verifique se a sua rede funciona a 50 Hz ou 60 Hz e certifique-se de que o relé suporta isso.
• Recursos de proteção: Decida contra quais falhas você precisa se proteger – perda de fase, ordem errada, tensão irregular ou todas elas.
• Limites ajustáveis: Um relé com pontos de disparo ajustáveis oferece mais controle sobre a sensibilidade da proteção.
• Quão rápido ele reage: Alguns equipamentos necessitam que o relé atue em menos de 200 milissegundos. Outros podem esperar um pouco mais para evitar falsas viagens.
• Classificação do contato de saída: A saída do relé deve ser forte o suficiente para controlar o contator ou disjuntor ao qual ele está conectado.
• Estilo de montagem: A maioria dos relés é fixada em um trilho DIN padrão dentro de uma caixa de painel. Verifique o tamanho adequado ao seu espaço.
• Padrões de segurança: Procure relés que atendam à IEC 60255 ou padrão semelhante. Isso confirma um desempenho confiável.

Onde os relés de proteção de fase são usados

Os relés de proteção de fase aparecem em muitas indústrias. Eles são mais importantes onde uma falha repentina da máquina seria perigosa ou muito dispendiosa.

Motores de fábrica

A maioria das fábricas usa motores trifásicos para operar suas máquinas. As falhas de motores causam uma grande parcela de paradas inesperadas nas fábricas. As falhas de fase são uma das principais razões pelas quais os motores falham. Os relés de proteção de fase são instalados nos painéis de controle do motor para proteger cada motor, um por um.

Sistemas de Ar Condicionado e Refrigeração

Os compressores em unidades de ar condicionado e refrigeração são muito sensíveis a problemas de fase. Uma ordem de fase errada em um compressor scroll pode quebrá-lo em segundos. Por esse motivo, os relés de proteção de fase são parte padrão desses sistemas.

Estações de bombeamento de água

As bombas de água precisam girar na direção certa. Uma ordem de fase invertida faz com que a bomba empurre a água para o lado errado. Isso pode drenar rapidamente um sistema de água. Os relés de proteção de fase impedem a partida da bomba se a ordem das fases estiver errada.

Elevadores e máquinas de elevação

Um motor invertido em um elevador é um sério risco à segurança. Muitos países exigem por lei proteção de sequência de fases para todas as instalações de elevadores. O relé garante que o motor sempre funcione na direção correta.

Geradores e sistemas de energia solar

Geradores de reserva e sistemas solares que alimentam energia trifásica podem, às vezes, produzir resultados instáveis. Os relés de proteção de fase zelam pela qualidade do fornecimento. Eles protegem os equipamentos conectados a esses sistemas contra más condições de energia.

Como instalar um relé de proteção de fase corretamente

Mesmo o melhor relé não ajudará se estiver conectado incorretamente. Siga estas etapas básicas para uma instalação adequada.

• Conecte os fios de entrada de fase do relé diretamente às três linhas de alimentação (L1, L2, L3) antes da chave de carga.
• Conecte a saída normalmente fechada do relé em série com a bobina do contator. Dessa forma, uma falha cortará automaticamente a alimentação do contator.
• Certifique-se de que a classificação de tensão do relé corresponda à tensão de alimentação. Uma incompatibilidade causará leituras erradas ou danos ao relé.
• Conecte a saída de alarme a uma luz de advertência ou painel de controle. Isto permite que os operadores saibam que algo está errado sem sempre desligar todo o sistema.
• Verifique a ordem das fases com uma ferramenta de rotação de fases ao configurar pela primeira vez. Faça isso antes de ligar o equipamento conectado.
• Monte o relé em um trilho DIN dentro de uma caixa de painel fechada que se adapte às condições do espaço.

Por que vale a pena usar um relé de proteção de fase

Os relés de proteção de fase não são caros. Mas os problemas que eles evitam podem custar muito dinheiro para serem resolvidos. Aqui está uma rápida olhada nos principais benefícios.

Perguntas frequentes

Q1: Qual é a principal função de um relé de proteção de fase?

Sua principal função é monitorar constantemente a alimentação trifásica. Ele corta a energia quando detecta um problema – como falta de fase, ordem de fase errada ou tensão irregular. Isso protege os motores e outros equipamentos conectados contra danos.

Q2: O que acontece com um motor se não houver relé de proteção de fase?

Sem relé, o motor continua funcionando mesmo quando a fonte de alimentação apresenta problemas. Consome muita corrente. Fica muito quente. A fiação interna quebra. Em muitos casos, o motor queima completamente poucos minutos após o início da falha.

Q3: Um relé de proteção de fase pode substituir um relé de sobrecarga térmica?

Não. Esses dois relés fazem coisas diferentes. Um relé de sobrecarga térmica protege o motor contra muita corrente causada por uma carga pesada ou um eixo travado. Um relé de proteção de fase monitora a qualidade da fonte de alimentação. Uma configuração de proteção completa necessita que ambos os relés trabalhem juntos.

Q4: Como o relé mede o desequilíbrio de tensão?

O relé lê a tensão em cada uma das três fases. Em seguida, encontra a média das três leituras. Ele verifica a que distância cada fase está dessa média. Se alguma fase estiver muito distante, o relé considera isso um desequilíbrio e desarma o sistema. A maioria dos relés desarma quando a lacuna ultrapassa um nível definido – geralmente entre 3% e 8%.

Q5: Um relé de proteção de fase pode ser usado em um sistema monofásico?

Não. Um relé de proteção de fase precisa de todas as três fases para funcionar corretamente. É construído apenas para sistemas trifásicos. Se você precisar de proteção para um sistema monofásico, deverá usar um tipo diferente de relé – como um relé de monitoramento de tensão.

Q6: Com que rapidez um relé de proteção de fase reage a uma falta?

Depende do tipo de falha e do modelo do relé. Para uma fase completamente ausente, muitos relés atuam dentro 0,1 a 0,5 segundos . Para desequilíbrio de tensão ou falhas de sobre/subtensão, o relé geralmente espera primeiro um curto período de tempo - geralmente entre 0,1 e 10 segundos. Essa curta espera ajuda a evitar falsos desligamentos causados ​​por breves falhas de energia.