Imagine um motor de precisão de alto valor sofrendo silenciosamente uma sobrecarga, sem saber que poderia falhar catastroficamente a qualquer momento devido a um curto-circuito ou falha de aterramento. Sua instalação é vulnerável a esses riscos? Como o "coração" das operações industriais, os motores exigem proteção robusta para um desempenho seguro e estável. Este artigo examina o projeto de proteção contra sobrecorrente de circuito derivado de motor único com base no Código Elétrico Nacional (NEC) de 2020, fornecendo conhecimento essencial para evitar falhas do motor antes que ocorram.

O projeto do circuito do motor é um processo de engenharia sistemático que funciona como o sistema circulatório humano, fornecendo energia com segurança e eficiência para impulsionar as operações industriais. Um sistema completo de proteção contra sobrecorrente é essencial para um desempenho confiável do motor. Um circuito de motor típico inclui vários componentes críticos, cada um servindo funções de proteção específicas.

O dispositivo de proteção contra sobrecarga do motor serve como a primeira linha de defesa. Agindo como um guardião vigilante, ele monitora continuamente a operação do motor para evitar danos causados por cargas excessivas. De acordo com o NEC 430.31, os dispositivos de proteção contra sobrecarga devem:

• Evitar o superaquecimento do motor: Quando os motores operam acima da capacidade nominal por períodos prolongados, o calor excessivo pode degradar o isolamento e causar falhas nos enrolamentos. A proteção contra sobrecarga interrompe a energia antes que ocorram danos térmicos.
• Proteger os condutores do circuito: As condições de sobrecorrente ameaçam a fiação do circuito derivado. A proteção adequada contra sobrecarga evita o superaquecimento do condutor e potenciais riscos de incêndio.
• Abordar as dificuldades de partida: Durante a partida, os motores devem superar o atrito estático. A proteção contra sobrecarga monitora a corrente de partida e corta a energia se os motores não iniciarem normalmente, evitando condições de rotor bloqueado.

O NEC 430.32(A)(1) especifica classificações de proteção contra sobrecarga entre 115% e 125% da corrente de carga total do motor. Para condições de partida difíceis ou cargas variáveis, as classificações podem aumentar para 130% ou 140% (NEC 430.32(C), 430.6(A)(2)).

Curto-circuitos (falhas fase-fase ou fase-neutro) e falhas de aterramento (falhas fase-invólucro) representam os riscos elétricos mais graves. Essas falhas geram correntes extremas que podem destruir equipamentos e criar riscos de incêndio ou choque.

Os dispositivos de proteção do circuito derivado devem interromper rapidamente as correntes de falha, suportando as sobretensões de partida do motor (NEC 430.52). Esses dispositivos servem como a proteção final para motores e pessoal.

O NEC 430.22 exige que os condutores do circuito derivado para motores de serviço contínuo tenham uma capacidade de condução de corrente não inferior a 125% da corrente de carga total do motor. Para um motor de 10A, os condutores devem suportar pelo menos 12,5A. As Tabelas 430.247-250 do NEC fornecem valores de corrente de carga total para a seleção adequada do condutor.

O NEC permite quatro tipos de dispositivos para proteção de circuito derivado de motor:

1. Fusíveis sem retardo de tempo: Resposta rápida, mas propensos a disparos incômodos durante as partidas do motor
2. Fusíveis de elemento duplo (retardo de tempo): Suportam correntes de partida, fornecendo proteção confiável
3. Disjuntores de disparo instantâneo: Operação ultrarrápida para aplicações críticas (devem ser ajustáveis e parte de um partida combinada)
4. Disjuntores de tempo inverso: Escolha comum, equilibrando a velocidade de proteção e a tolerância à corrente de partida

As correntes de partida do motor normalmente atingem 6 a 8 vezes a corrente de carga total. O NEC 430.52(B) determina que os dispositivos de proteção devem suportar essas correntes de surto sem operação incômoda.

Usando as porcentagens da Tabela 430.52 do NEC, as classificações máximas do dispositivo são iguais à corrente de carga total do motor multiplicada pela porcentagem apropriada. Por exemplo, um motor de 10A com um disjuntor de tempo inverso:

10A × 250% = 25A máximo

Quando os cálculos não correspondem às classificações padrão, a Exceção nº 1 do NEC 430.52(C)(1) permite selecionar o próximo valor padrão mais alto.

Para motores de partida difícil ou cargas variáveis, a Exceção nº 2 do NEC 430.52(C)(1) e a Exceção nº 1 do 430.52(C)(3) permitem configurações de proteção ajustadas, mantendo a segurança.

Observação: As porcentagens se aplicam a motores de eficiência energética Design B.

Considere um motor de gaiola de esquilo Design B de 25 hp, 460 V, trifásico, com corrente de placa de identificação de 32A e fator de serviço de 1,15.

Da Tabela 430.250 do NEC: corrente de carga total de 34A × 125% = capacidade mínima do condutor de 43A

Corrente da placa de identificação 32A × 125% = 40A máximo

Se necessário: 32A × 140% = 44,8A (NEC 430.32(C))

Fusíveis de retardo de tempo:

• 34A × 175% = 59,5A → Selecione 60A padrão
• Máximo de exceção: 34A × 225% = 76,5A → Seleção final: 70A

Disjuntores de tempo inverso:

• 34A × 250% = 87,5A → Selecione 90A padrão
• Máximo de exceção: 34A × 400% = 136A → Seleção final: 125A

A proteção eficaz contra sobrecorrente do motor requer um projeto cuidadoso de acordo com os padrões do NEC. A seleção adequada do dispositivo, a manutenção regular e a adesão aos requisitos do código garantem a confiabilidade do motor, minimizando os riscos de falha e aprimorando a segurança operacional.