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Relés em Elevadores - O que você precisa saber (ART1315)

Os relés são componentes de extrema importância nos sistemas de elevadores de todos os tipos. Se bem que as tecnologias modernas possibilitem o uso deste componente com uma frequência cada vez menor, existem funções no sistema em que ele está presente, e na manutenção de sistemas mais antigos os encontramos sempre.

 

Este artigo foi originalmente publicado na revista Elevador Brasil (www.elevadorbrasil.com.br) edição 111 em 2012

 

Assim, saber como funciona este dispositivo e também saber interpretar suas características é de fundamental importância para todo profissional de instalação ou manutenção de elevadores. Neste artigo vamos analisar o relé de uma forma técnica, levando ao conhecimento dos profissionais fatos que talvez eles não conheçam e que são de vital importância para a escolha de um relé.

 

O relé básico

O relé é uma chave ou interruptor eletromecânico. Aplicando-se uma tensão em sua bobina, conforme mostra a figura 1, é criado um campo magnético que, atuando sobre uma armadura, pode movimentar um ou mais contatos.

 

Figura 1- Na figura, o contato meio curvado é o contato móvel
Figura 1- Na figura, o contato meio curvado é o contato móvel

 

Com o movimento, o contato móvel, inicialmente separado do contato fixo, encosta nele, possibilitando a passagem de uma corrente elétrica. Num relé de vários contatos, podemos controlar diversos circuitos externos. Na figura 2 mostramos o funcionamento de um relé ao ser energizado.

 

Figura 2 - O relé energizado
Figura 2 - O relé energizado

 

Também é possível desligar um circuito se o contato móvel permanecer encostado no fixo e separar-se dele ao se ativar o relé, conforme mostra a figura 3.

 

Figura 3 - Este relé desliga o circuito quando ativado
Figura 3 - Este relé desliga o circuito quando ativado

 

As utilidades do relé são muitas e ficam patentes quando considerarmos um sistema que controla um elevador. As correntes que circulam pelo motor do elevador são intensas, o que impede que possamos fazer seu controle diretamente por interruptores ou botões colocados nos andares ou nos elevadores.

Para um controle direto seriam necessários fios muito grossos e interruptores capazes de controlar correntes intensas. Além do incômodo e custo, estes interruptores, pela sua ação constante teriam um desgaste rápido.

Se usarmos relés, podemos usar correntes muito fracas para controlar a bobina do relé, e os contatos do relé, mais robustos, ficarão responsáveis pelas correntes mais intensas do sistema. Assim, uma das funções do relé é justamente a de permitir o controle de correntes intensas a partir de correntes de controle muito fracas.

Isto é importante também se considerarmos que dispositivos de controle modernos como os microcontroladores só conseguem fornecer em suas saídas correntes muito fracas.

A outra vantagem no uso dos relés está na segurança. O circuito que controla a bobina do relé, onde circulam as baixas correntes, é isolado do circuito controlado (motores, portas, etc.) que opera com altas tensões que são perigosas e, em caso de curto-circuito, têm efeitos bastante graves. A figura 4 mostra o isolamento proporcionado pelo relé.

 

Figura 4 - Neste circuito, o relé é acionado por uma baixa tensão (E1) e a carga é alimentada por uma alta tensão (E2)
Figura 4 - Neste circuito, o relé é acionado por uma baixa tensão (E1) e a carga é alimentada por uma alta tensão (E2)

 

 

O ambiente hostil

Encontramos relés numa infinidade de aplicações elétricas e eletrônicas, indo desde os eletrodomésticos, sistemas de controle de máquinas industriais, automação predial, aparelhos eletrônicos e automóveis. No entanto, os relés não são todos iguais. Para cada tipo de aplicação o relé deve ter características específicas que garantam sua correta operação pelo maior tempo possível, com a maior confiabilidade e segurança.

No caso dos elevadores, como em alguns outros ambientes hostis, o ambiente de operação exige que o relé tenha características especiais. Assim, não é um relé comum que vai atender a este tipo de aplicação.

O relé deve atender a exigências diferenciadas de suas características e, em alguns casos, muito rígidas. Conversando recentemente com o Sr. Geraldo Lewinski que me mostrava um dos relés de elevadores fabricados pela sua empresa, a Metaltex (www.metaltex.com.br) ele me informava que, antes de passar fornecer o relé em questão, ele teve de passar por testes elétricos, mecânicos e também químicos.

 

Figura 5 - Um relé de elevador antigo
Figura 5 - Um relé de elevador antigo

 

Os testes elétricos e mecânicos são de fundamental importância para a operação do relé. Os testes elétricos verificam a faixa de tensões de disparo, a corrente nas bobinas, a corrente máxima no contato, etc. Os testes mecânicos verificam o tempo de fechamento e abertura dos contatos, o número de operações de abertura e fechamento que o relé pode realizar durante sua vida útil, etc. Mas e os testes químicos?

Num ambiente hostil como o de um elevador em que temos umidade, variações grandes de temperatura, vibrações mecânicas, presença de poluentes e muito mais, o material de que é feito o relé também é um fator de grande importância na escolha do tipo para esta aplicação.

Na análise química de um relé para utilização em elevador verifica-se, por exemplo, a resistência às variações de temperatura e presença de poluentes do fio esmaltado usado na confecção dos enrolamentos. Verifica-se se a anodização ou revestimento das partes metálicas está de acordo com a aplicação, se não se deteriora antes do tempo esperado, comprometendo o funcionamento do relé.

Verifica-se também a composição química dos contatos é um fator de extrema importância para a durabilidade do relé em termos de número de comutações que ele pode fazer.

Enfim, a escolha do relé correto para uma aplicação, principalmente no caso de elevadores, não é algo com que se brinca. A substituição deve ser criteriosa e no caso de um projeto, a escolha exige conhecimento do circuito que vai ser controlado.

 

Desgaste e Falhas

Pelo fato de ser um interruptor eletromecânico, o relé está sujeito a um desgaste de seus contatos e com isto podem ocorrer falhas.

Quando um relé controla uma carga indutiva, como um motor, ocorrem variações intensas da corrente e da tensão no momento em que ele fecha e abre seus contatos. Estas variações não só contribuem para o desgaste como também para problemas mais sérios se os contatos do relé não forem de boa qualidade ou se não tiverem as características apropriadas para a carga que devem controlar.

Num primeiro caso, quando o relé fecha seus contatos, com o contato móvel encostando no fixo, o processo, se bem que muito rápido, é gradual, com uma área muito pequena fazendo contato elétrico e depois aumentando quando toda a força for aplicada na união destes contatos. O resultado é que a corrente inicial nos contatos se distribui por uma área muito pequena, o que pode causar a geração de um ponto de calor intenso, conforme mostra a figura 6.

 

Figura 6 - A corrente inicial é muito intensa numa área muito pequena, gerando calor
Figura 6 - A corrente inicial é muito intensa numa área muito pequena, gerando calor

 

Este ponto de calor pode causar a queima gradual do contato, com a deterioração do relé. Assim, é fundamental que o fechamento seja feito o mais rapidamente possível para se evitar este ponto. O dimensionamento correto dos contatos e do circuito de acionamento é de fundamental importância para se evitar este problema.

Outro problema ocorre quando o relé abre. As bobinas de um motor, quando deixam de receber corrente, têm seu campo magnético entrando em rápida contração. Isto faz com que elas gerem uma alta tensão que aparece nos contatos do relé que as controla. O resultado é a produção de uma faísca ou arco, conforme mostra a figura 7.

 

Figura 7 - Arcos e fusões inutilizam os contatos dos relés
Figura 7 - Arcos e fusões inutilizam os contatos dos relés

 

Este arco queima os contatos, provocando sua deterioração, com a inutilização do relé, Dispositivos de proteção podem ser ligados em paralelo com os contatos do relé para se evitar o problema. Os dispositivos, conforme mostra a figura 8, absorvem a alta tensão gerada na comutação, prolongando a vida útil de um relé.

 

Figura 8 - Dispositivos usados na proteção dos contatos de um relé
Figura 8 - Dispositivos usados na proteção dos contatos de um relé

 

As falhas mais comuns vão então ocorrer, quando pelo desgaste dos contatos, a corrente controlada não consegue mais passar, com efeitos desastrosos como o superaquecimento e mesmo a interrupção total. Temos ainda o caso grave em que, pela fusão dos contatos pelo excesso de temperatura gerada, os contatos "grudam" mantendo o relé acionado, mesmo quando a corrente na bobina for interrompida. O efeito disso pode ser sobrecargas no circuito controlado com a queima de fusível o desarme de circuitos de proteção. O resultado é sempre uma interrupção na operação do elevador.

 

Conclusão

Os relés são dispositivos confiáveis, desde que de boa qualidade e utilizados corretamente. No entanto, para saber utilizar um relé ou fazer sua substituição num sistema é preciso conhecê-lo.

Os relés são encontrados não apenas nos elevadores mas em muitos sistemas de automação predial ou industrial sendo, por este motivo, componentes de grande importância para a eletrônica.

O que vimos neste artigo é apenas um pouco do que o técnico que utiliza este componente deve saber (O autor tem no livro Relés - Circuitos e Aplicações muito mais sobre este importante componente.).

(*)

 

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