Solução de problemas de relés potenciais

À medida que o rotor de um motor elétrico gira próximo aos enrolamentos do motor, uma tensão contrária ou força eletromotriz reversa (EMF) é gerada. O EMF traseiro (BEMF) gerado no enrolamento de partida é maior do que o gerado no enrolamento de operação. Este fenômeno acontece porque o enrolamento de partida geralmente possui fio mais longo, fio de menor diâmetro ou mais voltas de fio, portanto possui uma reatância indutiva maior que o enrolamento de operação. Por causa disso, os relés de potencial são às vezes chamados de relés de tensão, pois dependem do BEMF ou da tensão gerada pelo motor para sua operação.

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Se o relé de potencial estiver com defeito, o motor do compressor corre o risco de não dar partida, travar, travar o rotor ou até mesmo queimar. Muitos enrolamentos do motor foram abertos ou enfraquecidos por relés de potencial com defeito. Por causa disso, é de extrema importância que os técnicos de serviço entendam não apenas como funciona esse relé de partida, mas também como solucionar problemas dos componentes que compõem o relé de potencial.

A função de um relé de potencial é simplesmente auxiliar na partida do motor elétrico. Os relés de potencial são comumente encontrados em muitos motores monofásicos menores com partida por capacitor e acionados por capacitor na indústria de HVACR.

O relé de potencial consiste em uma bobina de resistência muito alta e um conjunto de contatos normalmente fechados, ambos envoltos em um pequeno invólucro de plástico. Um capacitor de operação e partida também pode acompanhar o relé de potencial (veja a Figura 1, topo da página). Esses três componentes são frequentemente chamados de kit de inicialização difícil. A bobina do relé é conectada entre os contatos 2 e 5, enquanto os contatos normalmente fechados são conectados entre os contatos 1 e 2 (veja a Figura 2). Outras designações de terminal no relé são geralmente para conectar fios e atuar como porcas de fio. Eles são frequentemente usados ​​para conexões de energia de entrada, ventiladores ou fios de capacitores e são chamados de terminais inativos ou de conveniência.

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FIGURA 2:A bobina do relé é conectada entre os contatos 2 e 5, enquanto os contatos normalmente fechados são conectados entre os contatos 1 e 2. (Cortesia de John Tomcyzk)

Uma vez que a energia é entregue ao motor monofásico, os enrolamentos de operação e de partida estarão no circuito em série com o enrolamento de partida. Isto acontece porque os contatos entre os terminais 1 e 2 do relé de potencial estão normalmente fechados. O rotor do motor agora começará a girar ou girar. Na Figura 3, observe que os capacitores de operação e partida estão conectados em paralelo um ao outro, mas ambos estão em série com o enrolamento de partida. A capacitância dos capacitores ligados em paralelo dará ao motor mais torque de partida porque os capacitores estão em série com o enrolamento de partida.

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FIGURA 3: Os capacitores de operação e partida são conectados em paralelo um ao outro, mas ambos estão em série com o enrolamento de partida. (Cortesia de John Tomcyzk)

À medida que o rotor do motor gira cada vez mais rápido, tentando atingir sua velocidade síncrona, um efeito gerador de tensão é criado pelo fato de o rotor ser uma grande massa metálica girando muito próximo aos enrolamentos do motor. Como o enrolamento de partida é enrolado com um fio mais longo e mais fino, mais tensão ou BEMF será gerada através dele do que através do enrolamento de operação.

O BEMF pode ser medido com um voltímetro no enrolamento de partida enquanto o motor está funcionando. O BEMF costuma ser superior à tensão da linha e pode atingir 500 volts ou mais, dependendo do projeto e da velocidade do motor. A polaridade do BEMF se opõe à polaridade da tensão da linha, portanto suas magnitudes não serão somadas. Todos os motores geram diferentes valores de BEMF, portanto os relés de potencial devem ser dimensionados e escolhidos individualmente para cada compressor.

Como a bobina do relé de potencial está ligada em paralelo ao enrolamento de partida, esta mesma tensão (BEMF) ocorrerá na bobina do relé. Um circuito elétrico com tensão e corrente será gerado no enrolamento de partida e na bobina do relé, fazendo com que a bobina do relé seja energizada e abra os contatos entre os contatos 1 e 2. Esta ação ocorre porque a bobina do relé está enrolada em um núcleo de ferro que irá magnetizar quando a bobina estiver energizada. Esta abertura dos contatos faz com que o capacitor de partida seja retirado do circuito. O motor continuará a funcionar como um motor de capacitância dividida permanente (PSC) com apenas um capacitor de operação em série com o enrolamento de partida. Assim que o controle operacional for aberto e a energia for retirada do motor, a velocidade do motor diminuirá gradualmente junto com o BEMF gerado. A bobina do relé será desenergizada e os contatos entre os terminais 1 e 2 retornarão à sua posição normalmente fechada quando o motor parar.