Os motores são a parcela mais significativa do consumo total de energia elétrica, especialmente quando se fala das indústrias. Em ambientes industriais, no geral, a maior parcela do consumo vem dos motores das máquinas, e o perfeito funcionamento dos motores elétricos está diretamente ligado à qualidade da alimentação que recebem. Dentre as diversas anomalias que podem ocorrer na alimentação elétrica, a falta de fase é uma das mais comuns e perigosas.
A falta de fase ocorre quando uma das fases deixa de chegar nos terminais de alimentação do motor. Isso costuma acontecer quando algum condutor ou alguma conexão é interrompida, mas pode se tratar de um fusível queimado, um dos enrolamentos do transformador aberto etc. Quando um motor elétrico é submetido à falta de duas fases, nada acontece já que a corrente elétrica acaba não tendo como circular. Mas quando apenas uma das fases vem a faltar, ele tende a funcionar, ainda que de maneira deficiente, podendo acarretar em diversos problemas.
Quando o motor é alimentado com somente duas fases ele tem uma perca de potência muito significativa, que costuma causar uma sobrecarga. A carga na ponta do eixo, que ora era movimentada por uma força produzida em três conjuntos de bobinas, passa a ser movimentada por uma força produzida em somente um ou dois conjuntos. Estes tendem a ser sobrecarregados, uma vez que terão que fornecer toda a potência necessária para alimentar a carga.
É fácil detectar um motor que queimou por conta de falta de fase, bastando uma simples inspeção visual. Dois conjuntos de bobinas queimam enquanto o outro fica intacto, quando o motor é ligado em estrela. Quando o motor é ligado em triângulo acontece o contrário: dois conjuntos de bobinas ficam intactos e somente um deles queima. Isso acontece pelo fato de não ter circulado corrente justamente pelo(s) conjunto(s) de bobinas que não recebeu alimentação.
Além da queima do motor, a falta de fase pode levar a falhas no controle do processo, prejudicando o desempenho do equipamento que não vai operar como deveria. Pode inclusive causar acidentes, já que a perca de potência instantânea, que pode vir acompanhada de uma perca de velocidade (por conta do escorregamento), é inesperada e pode pegar o operador da máquina desprevenido.
Para evitar esses problemas, é fundamental utilizar relés de proteção contra falta de fase nas chaves de partida dos motores elétricos. Estes relés são dispositivos eletrônicos capazes de detectar a ausência de uma das fases na alimentação e atuar de forma imediata (ou com retardo programado) para proteger o motor. Quando ocorre uma falta de fase, o relé de proteção desliga o contator responsável por alimentar o motor elétrico antes que ocorram danos irreparáveis.
Os relés de proteção contra falta de fase são muito baratos, e por isso tentem a reduzir o custo total de instalação/manutenção dos equipamentos. Investindo uma pequena quantia se consegue proteger o motor de queimar e, como consequência, proteger também os dispositivos responsáveis pela sua alimentação. Motores operando com somente duas fases tendem a vibrar mais também, encurtando a vida útil de rolamentos e outras partes. Assim o custo de manutenção cai significativamente com o uso do relé, enquanto a confiabilidade do painel aumenta.
A instalação destes dispositivos é bastante simples: os condutores que conectam as fases entre o contator e o motor precisam derivar e ser conectadas na entrada do relé falta de fase também, enquanto que a alimentação do contator deve ser ligada em série com o contato aberto do relé. Assim, quando uma das fases faltar, o relé desliga, o contato aberto volta pra posição de repouso (aberta) e desliga o contator responsável por alimentar o motor.
Há modelos de relé falta de fase que exigem a conexão do neutro também, mas estes são utilizados em situações diferentes. Também servem para proteger motores, porém como o motor trifásico não usa o neutro, então não há necessidade de monitorá-lo. Este tipo de relé serve para proteger as cargas monofásicas de maior impedância para os casos em que o neutro é interrompido e elas acabam ficando ligadas em série com outras cargas, com tensão de linha.
Além de proteger o motor elétrico contra falta de fase, os relés de proteção monitoram a subtensão e sobretensão, que também podem causar a queima do motor. A sobretensão pode acabar provocando danos à isolação do motor, enquanto que a subtensão pode causar uma sobrecarga. Os motores, quando alimentados por uma tensão menor que a nominal, apresentam perda de potência, e se essa potência resultante for menor que a necessária para movimentar a carga, o motor fica sobrecarregado e pode queimar.
A sequência das fases é outro parâmetro que alguns relés de proteção contra falta de fase monitoram. O que determina o sentido de giro de um motor trifásico é a sequência em que as fases foram conectadas em sua alimentação, e portanto se elas estiverem invertidas, o motor irá girar no sentido reverso. Em algumas aplicações isso não causa problemas, enquanto que em diversas outras sim. Problemas relacionados à segurança dos operadores, da máquina e até mesmo do motor. Um compressor, por exemplo, rodando ao contrário, pode sobrecarregar o motor em pouquíssimo tempo e provocar a sua queima.
Em resumo, os relés de proteção contra falta de fase são dispositivos fundamentais para proteger os motores elétricos contra uma das anomalias mais comuns e perigosas da alimentação elétrica. Eles oferecem diversos benefícios, como segurança, redução de custos e prolongamento da vida útil do motor. Portanto, é fundamental que os profissionais que trabalham com motores elétricos conheçam a importância e as vantagens dos relés de proteção contra falta de fase e os utilizem em suas instalações.
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