Ao se especificar um relé, devemos responder a uma pergunta extremamente importante: Qual o tipo de carga ele irá comutar?

O tipo de carga influenciará no valor de corrente que os contatos poderão conduzir.

Nos catálogos técnicos, o termo “corrente nominal”, normalmente se refere ao valor de corrente que o contato poderá conduzir para cargas resistivas em corrente alternada (AC). Existem outros tipos de cargas e, consequentemente, a capacidade de comutação será diferente, podendo ter um comportamento mais danoso ao relé. O tipo de corrente de alimentação também influencia (AC ou DC).

Existem basicamente três tipos de cargas: resistivas, capacitivas e indutivas.

As cargas indutivas são compostas por indutores, também conhecidos como bobinas. Um indutor é qualquer material condutivo que, quando percorrido por uma corrente elétrica, gera um campo magnético ao seu redor. Quando esse

condutor está enrolado em formato de espiras (bobina), o campo magnético será maior. Eles são aplicados em diversos equipamentos, como: disjuntores, contatores, transformadores, solenoides e motores.

De acordo com a norma IEC 947-4-1, cargas altamente indutivas, alimentadas em corrente contínua, cuja constante de tempo (L/R) seja de aproximadamente 40ms, isto é, o valor da indutância (H) dividido pela resistência (Ω), são chamadas de cargas DC13. Exemplos típicos desse tipo de carga são bobinas de comando de disjuntores de média e alta tensão.

Em corrente contínua, a comutação de cargas indutivas é mais difícil do que outros tipos de carga. Isso porque há um armazenamento de energia na bobina devido a sua indutância. Quanto maior for indutância da bobina, mais energia ela irá armazenar. No momento de abertura dessa carga, uma força contra eletromotriz é gerada, com valores que podem chegar a 15 vezes a tensão de alimentação original do circuito.

Tipo de carga: por que importa?

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Figura 1: Indutor em regime DC.

Essa tensão é alta o suficiente para romper a rigidez dielétrica do ar, presente entre os terminais do contato (também chamado de gap), gerando um arco voltaico que permite a corrente continuar circulando pelo contato do relé, mesmo com ele aberto. A tensão e corrente mínima para geração do arco dependem do material de contato e da distância entre os terminais.

Figura 2: Manobra de Indutor DC.

Figura 3: Arco voltaico gerado no momento da abertura do contato com carga DC13.

Devido à alta temperatura gerada pelo arco, entre 6.000 e 10.000ºC, há um aquecimento da superfície dos contatos, podendo haver a fusão dos mesmos (o que popularmente é chamada de “contatos colados”) e perdas de materiais por eletroerosão, reduzindo drasticamente sua vida útil. Ainda em casos extremos, quando o poder de ruptura do relé for excedido, pode ocorrer a combustão do invólucro plástico.

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do contato

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A seguir, fotos de produtos submetidos a ensaios destrutivos com cargas DC13, com valores acima do especifi cado em catálogo. É possível visualizar os problemas citados acima por não levar em consideração o tipo de carga:

Figura 4: Superaquecimento do contato

Figura 5: Perda de material por eletro erosão

Figura 6: Relé com Invólucro danifi cado

Alguns fatores podem infl uenciar a extinção do arco, o primeiro deles é a distância entre os terminais do contato (gap). Quanto maior for à distância, mais difícil será para o arco manter o ar ionizado e continuar conduzindo

corrente através dele. A fi m de aumentar a capacidade de ruptura do contato de um relé, caso ele possua mais de um contato, é possível ligá-los em série, fazendo com que o arco seja dividido em arcos de intensidade menor. Isso diminuirá o aquecimento dos contatos e facilitará a extinção do arco, consequentemente, aumentará a capacidade de condução do relé, isto é, a carga a ser comutada poderá ter uma corrente maior.

Figura 7: Contatos ligados em série para diminuir arco voltaico com carga DC13

Outro fator importante é a liga metálica utilizada para a fabricação das pastilhas do contato. Existem materiais como AgCdO e AgSnO2 que possuem características mais robustas quanto ao ponto de fusão,

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icorrentes Carga

dos contatos

resistência ao desgaste e resistência mecânica, que aumentam a capacidade de condução do relé para acionamento de cargas DC13. Os Relés Finder Série 6E e Série 6M possuem contatos com estes materiais.

Uma alternativa bastante eficaz é a utilização de relés com dispositivo de extinção de arcos por sopro magnético, neste caso, o arco é repelido por um campo magnético fixo, dificultando o fluxo de corrente, até que haja a completa extinção do arco. Esta ação aumenta a capacidade de comutação do relé para cargas DC. Um exemplo de produto Finder com essa característica é a Série 6M..

Figura 8: Extinção por sopro magnético

Em corrente alternada, a própria Fonte de alimentação série 78 ajuda a extinguir o arco, já que ele colapsa quando a corrente é muito baixa ou atinge o zero (para alimentação 60 Hz, isso ocorre a cada 16,67 ms).

Devido aos problemas ocasionados pelo arco voltaico, o valor da corrente nominal do relé, para esse tipo de carga, é consideravelmente menor do que para as cargas resistivas. Desta forma, é necessário atenção quando for especificar um relé ou contator para acionar cargas indutivas em corrente contínua, o valor nominal da carga deve estar dentro da capacidade de ruptura especificado pelo fabricante.

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Arco Voltaico

Pastilhade Contato

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