Contactores AC vs DC: Compreender os seus tipos e funções

Introdução

Definição de Contactor

Um contactor elétrico é um dispositivo eletromecânico utilizado para controlar o fluxo de corrente eléctrica em circuitos de alta potência. Funciona como um interrutor que pode abrir ou fechar ligações num circuito, permitindo o controlo remoto de dispositivos eléctricos, como motores, sistemas de iluminação e equipamento de aquecimento.

Componentes principais de um contactor

1. Bobina electromagnética: Este é o componente central que gera um campo magnético quando energizado. Este campo magnético atrai uma armadura móvel que, por sua vez, abre ou fecha os contactos do contactor.
2. Contactos: Trata-se de elementos condutores que estabelecem ou interrompem fisicamente a ligação eléctrica. Os contactores têm normalmente dois tipos de contactos:
   • Contactos de alimentação principal: Responsável pelo transporte da corrente pesada até à carga.
   • Contactos auxiliares: Utilizado para fins de controlo e sinalização, muitas vezes com interface com outros dispositivos.
3. Invólucro: O contactor está alojado num invólucro que protege os seus componentes internos de factores ambientais, como o pó e a humidade, e garante a segurança, impedindo o contacto acidental com peças sob tensão.
4. Mecanismo de supressão de arco: Para evitar a formação de arcos quando os contactos abrem ou fecham, os contactores incluem frequentemente mecanismos como calhas de arco concebidas para extinguir rapidamente os arcos.

Existem 6 terminais de alimentação e 2 terminais de bobina (A1 e A2) para alimentação CA trifásica. Dos 6 terminais, 3 terminais L1, L2 e L3 estão ligados como entrada com a fonte de alimentação principal geralmente proveniente do MCB, e outros 3 terminais T1, T2 e T3 como saída com o Motor, ORL, Temporizador e outro circuito de controlo.

A provisão adicional para o bloco auxiliar é fornecida com "NO" e "NC" de acordo com a aplicação do instrumento, tal como indicado no diagrama de terminais do contactor CA.

Crédito para https://peacosupport.com/blog/what-is-contactor

Princípio de funcionamento

Tal como se mostra no diagrama, uma corrente fornecida sob a forma de corrente alternada ou contínua ao terminal A1 da bobina energiza a bobina, gerando um campo eletromagnético que põe em contacto a parte móvel da bobina com a parte fixa. Agora, a corrente começa a fluir do terminal de entrada "R Y B" do contactor para a saída do contactor e actua como um interrutor. Enquanto outro terminal da bobina A2 é ligado ao neutro para completar o circuito.

Quando a alimentação do contactor é interrompida, a bobina móvel do contactor regressa à sua posição original devido à força exercida pela mola de retorno. Neste momento, não haverá qualquer fluxo de corrente da entrada para a saída do contactor e este funcionará como um interrutor.

Segue-se o diagrama de fios de controlo para o DOL.

Tipos de contactores

• Contactores AC: Concebido para aplicações de corrente alternada, normalmente encontradas em máquinas industriais e sistemas de iluminação.
• Contactores DC: Especificamente concebido para aplicações de corrente contínua, como veículos eléctricos e sistemas de energia renovável.

Diferença entre contactores AC e DC

As diferenças entre Contactores AC e Contactores de corrente contínua são significativas, principalmente devido às suas caraterísticas de conceção e funcionamento. Eis uma comparação pormenorizada:

Principais diferenças

Caraterística	Contactor CA	Contactor DC
Design da bobina	Bobina fina e comprida, feita de cobre.	Bobina curta e gorda, frequentemente fabricada em ferro fundido ou material sólido.
Material do núcleo	Fabricado com chapas laminadas de aço silício para reduzir as correntes parasitas.	Fabricado em ferro macio sólido ou em aço fundido, não é necessária laminação.
Resistência eléctrica	Menor resistência, gera mais calor.	Maior resistência, gera menos calor.
Supressão de arco	Utiliza dispositivos de extinção de arco de rede.	Utiliza dispositivos de extinção de arco de sopro magnético.
Frequência de funcionamento	Funciona normalmente até 600 vezes por hora.	Pode funcionar até 2000 vezes por hora.
Corrente de arranque	Corrente de arranque mais elevada, não adequada para operações frequentes.	Corrente de arranque mais baixa, concebida para funcionamento frequente.
Caso de utilização	Utilizado principalmente para circuitos de corrente alternada (por exemplo, motores, iluminação).	Utilizado para circuitos de corrente contínua (por exemplo, veículos eléctricos, sistemas fotovoltaicos).
Configuração dos contactos	Geralmente tem mais pólos (por exemplo, trifásico).	Normalmente tem menos pólos (por exemplo, dois pólos).

Explicação pormenorizada

1. Design e resistência da bobina: Os contactores CA têm bobinas com menos espiras e menor resistência em comparação com os contactores CC, que têm mais espiras e maior resistência devido à necessidade de um campo magnético mais forte para funcionar eficazmente em circuitos CC.
2. Material do núcleo: O núcleo de um contactor CA é feito de chapas laminadas de aço silício para minimizar as perdas devidas às correntes de Foucault quando a corrente alternada passa através dele. Em contrapartida, os contactores de corrente contínua podem utilizar materiais sólidos, uma vez que não sofrem as mesmas perdas.
3. Mecanismo de supressão de arco: Os contactores CA utilizam normalmente dispositivos de extinção de arcos de rede, enquanto os contactores CC utilizam mecanismos de sopro magnético para extinguir os arcos que ocorrem quando os contactos abrem ou fecham.
4. Frequência de funcionamento e tratamento de corrente: Os contactores CA estão limitados a cerca de 600 operações por hora devido às suas restrições de conceção, enquanto os contactores CC podem suportar até 2000 operações por hora, o que os torna adequados para aplicações que requerem comutação frequente.
5. Adequação da aplicação: Os contactores CA são ideais para controlar cargas CA, como motores e sistemas de iluminação, enquanto os contactores CC são essenciais em aplicações que envolvem corrente contínua, como veículos eléctricos e sistemas de energia renovável.

Como selecionar o contactor certo

A seleção do contactor certo para a sua aplicação envolve várias considerações críticas para garantir um desempenho e segurança ideais. Eis uma abordagem estruturada para o orientar no processo de seleção:

Considerações fundamentais para a seleção de um contactor

1. Caraterísticas de carga:
   • Classificação atual: Determinar a corrente de funcionamento (le) da carga. O contactor deve ser dimensionado para suportar esta corrente sem sobreaquecimento.
   • Tensão nominal: Assegure-se de que a tensão nominal (Ue) do contactor corresponde ou excede a tensão de alimentação da sua aplicação.
   • Tipo de carga: Identificar se a carga é resistiva, indutiva ou capacitiva, uma vez que isso afecta a escolha do tipo de contactor e as suas classificações.
2. Tamanho do contactor:
   • Considere o tamanho do contactor com base na potência do motor e no seu ciclo de funcionamento. Operações frequentes de ligar/desligar podem exigir um contactor maior devido a correntes de arranque mais elevadas durante o arranque.
3. Especificações da bobina:
   • Verifique a tensão nominal da bobina para garantir a compatibilidade com o seu circuito de controlo. A tensão nominal da bobina deve corresponder à tensão fornecida para energizar a bobina.
   • Compreender as tensões de pick-up e drop-out, que indicam os limiares operacionais para engatar e desengatar contactos.
4. Configuração dos contactos:
   • Avalie o número de contactos principais necessários (normalmente abertos ou normalmente fechados) com base nos requisitos do seu circuito.
   • Considere contactos auxiliares para funções adicionais de controlo e sinalização, que podem não transportar a mesma corrente que os contactos principais.
5. Condições ambientais:
   • Avalie a temperatura ambiente, a humidade e a potencial exposição a poeiras ou produtos químicos. Escolha um contactor com classificações ambientais e caixas adequadas para suportar estas condições.
6. Tipo de aplicação:
   • Diferentes aplicações podem necessitar de tipos específicos de contactores (por exemplo, contactores de finalidade definida para sistemas AVAC). Certifique-se de que escolhe um contactor adequado às necessidades específicas da sua aplicação.
7. Caraterísticas de segurança:
   • Procure caraterísticas de segurança incorporadas, tais como mecanismos de supressão de arco, proteção contra sobrecarga e relés térmicos, se aplicável. Estas caraterísticas aumentam a fiabilidade e evitam danos durante condições de falha.
8. Reputação do fabricante:
   • Selecione um fabricante de renome conhecido pela qualidade e fiabilidade dos seus produtos. Isto pode afetar significativamente a durabilidade e os custos de manutenção ao longo do tempo.

Como testar um contactor

O teste de um contactor CA é essencial para garantir o seu bom funcionamento e fiabilidade nos sistemas eléctricos. Eis um guia passo a passo sobre como testar eficazmente um contactor CA:

Ferramentas necessárias

• Multímetro: Para medir a tensão, a resistência e a continuidade.
• Chave de fendas: Para aceder ao contactor.
• Luvas e óculos de segurança: Para proteção pessoal durante os testes.

Procedimento de ensaio

Passo 1: Desligar a alimentação

Antes de iniciar qualquer teste, certifique-se de que a fonte de alimentação da unidade de CA está desligada. Localize o disjuntor ou o interrutor de desconexão e desligue-o para evitar quaisquer riscos eléctricos.

Etapa 2: Inspeção visual

Inspecionar o contactor para detetar quaisquer sinais visíveis de danos, tais como:

• Contactos queimados ou derretidos
• Descoloração ou picaduras nas superfícies de contacto
• Ligações soltas ou sujidade excessiva

Se forem detectados danos, o contactor poderá ter de ser substituído.

Passo 3: Testar a resistência da bobina

1. Coloque o seu multímetro na definição de resistência (Ω).
2. Medir a resistência entre os terminais da bobina do contactor.
   • Uma leitura de 0 Ω indica um curto-circuito.
   • Uma leitura de infinito (OL) indica um circuito aberto.
   • Uma leitura normal deve situar-se dentro do intervalo especificado pelo fabricante.

Passo 4: Teste de tensão

1. Com a alimentação novamente ligada, defina o seu multímetro para medir a tensão CA.
2. Colocar as sondas nos terminais de entrada do contactor.
3. Verifique se a tensão corresponde às especificações indicadas no contactor. Se for significativamente inferior ou superior, pode haver um problema com a fonte de alimentação.

Etapa 5: Verificar a continuidade

1. Coloque o multímetro no modo de continuidade (se disponível).
2. Com a alimentação desligada, ligar as sondas aos terminais de saída do contactor.
3. Quando ligado, ativar o contactor (manualmente ou através do seu circuito de controlo).
4. O multímetro deve indicar continuidade (uma leitura de baixa resistência) quando os contactos estão fechados.

Passo 6: Inspecionar os contactos

Enquanto estiver ativado, inspecionar visualmente os contactos para verificar se existem:

• Sinais de formação de arcos ou corrosão
• Funcionamento suave e sem hesitações

Se notar irregularidades, isso pode indicar que os contactos estão gastos e precisam de ser substituídos.

Passo 7: Efetuar um teste de carga (opcional)

1. Desligue os fios do lado da carga do contactor.
2. Medir a resistência entre o lado da linha e o lado da carga nas posições aberta e fechada.
3. As leituras devem apresentar diferenças significativas; caso contrário, isso indica um contactor defeituoso.

Para obter um guia visual, pode consultar este vídeo

Marcas e modelos comuns de contactores

VIOX Elétrico

Vantagem da marca: Uma marca chinesa reconhecida pelos seus preços competitivos, fiabilidade e gama de produtos abrangente.

Modelos recomendados:

• Contactor CA VIOX CJX2-2510
• Contactor CA VIOX CJX2-3211

EATON

A Eaton Corporation plc é uma empresa global de gestão de energia com sede em Dublin, Irlanda, especializada em soluções de energia eléctrica, hidráulica e mecânica eficientes em termos energéticos para diversas indústrias em todo o mundo.

Modelos recomendados:

• XTCE015B01B: Contactor magnético IEC da EATON: Não reversível, 3 pólos, 15 A, bobina 240V AC, 1NC, tamanho do quadro B
• CE15DNS3AB: Contactor Eaton Freedom série IEC
• W+201K5CF: Contactor Eaton W+201K5CF Contactor de 3 pólos com uma corrente nominal de 270 Amps e uma tensão nominal de 600V
• XTCF200G00T: Contactor magnético IEC da EATON: Não reversível, 4 pólos, 115 A, bobina 24V AC, tamanho do quadro G

Siemens AG

Líder global em engenharia eléctrica e automação, a Siemens oferece uma gama abrangente de contactores de alta qualidade, incluindo os tipos AC e DC, concebidos para várias aplicações industriais, com ênfase na eficiência energética, fiabilidade e soluções inovadoras em sistemas de distribuição e controlo de energia.

Modelos recomendados:

• 3RT20181BB41: Contactor magnético SIEMENS IEC: Não reversível, 3 pólos, 16 A, bobina 24V DC, 1NO, tamanho do quadro S00
• LEN00C003120B: Contactor Siemens Classe LE 3 pólos 3 fases 600V 30A 120V bobina
• 3RT2027-1AK60: Contactor FURNAS SIEMENS, 120V, 3 pólos: Adapta-se à marca Furnas Siemens, 3RT2027-1AK60

Conclusão

Os contactores desempenham um papel crucial nos sistemas eléctricos modernos, servindo como a espinha dorsal do controlo e distribuição de energia. Quer sejam AC ou DC, estes dispositivos oferecem vantagens únicas adequadas a diferentes aplicações. Compreender as distinções entre contactores AC e DC, saber como selecionar o contactor certo para as suas necessidades e ser capaz de os testar e manter corretamente são competências essenciais para os profissionais eléctricos.

À medida que a tecnologia avança, marcas como a VIOX Electric, EATON e Siemens continuam a inovar, fornecendo soluções de contactores mais eficientes, fiáveis e versáteis. Ao manterem-se informados sobre os últimos desenvolvimentos e as melhores práticas na tecnologia de contactores, os engenheiros e técnicos podem garantir sistemas eléctricos mais seguros e eficientes em várias indústrias.