Detector de sub/sobretensão de rede (ART090)

Escrito por Newton C Braga

Muitas chaves magnéticas do tipo “guarda motor” podem apresentar um comportamento instável nas condições de falta de fase nos sistemas trifásicos, o que ocorre principalmente quando os motores operam com cargas pequenas. O circuito apresentado pode ajudar a evitar problemas com esses controles.


O que ocorre é que, quando um motor com alimentação trifásica deixa de receber uma das fases, os elementos térmicos da chave guarda-motor, os quais são ligados em série com a bobina de comando, desarmam o circuito, desligando a chave. No entanto, se o motor não fizer muito esforço em determinadas momentos de sua operação, faltando uma das fases, os contactos que foram ajustados para cargas maiores, podem não funcionar e com isso teremos o problema da operação faltando uma fase, capaz de queimar o motor. O circuito descrito é interessante, podendo também ser usado em motores monofásicos e outras aplicações sensíveis à subtensões. Na figura 1 mostramos o que ocorre com as tensões num motor trifásico quando falta uma das fases.

Figura 1 – Tensões normais e anormais num sistema trifásico.  


Assim, basta monitorar a tensão (em lugar da corrente) para se poder desativar um circuito em caso de subtensão, quando os elementos normais não funcionarem, caso de cargas leves em motores trifásicos.

É claro que outros circuitos podem ser protegidos, inclusive eletrodomésticos como geladeiras, máquinas de lavar, etc. Também é possível inverter a ação do relé, usando contactos NF e ajustando-se a tensão de disparo para valores de 125 V, caso em que o circuito passará a atuar como um detector de sobretensão. Na figura 2 mostramos a configuração usada, que não têm nada de incomum.

Figura 2 – Circuito usado na detecção de subtensão na rede de energia.


O que temos é um amplificador operacional ligado como comparador, onde a tensão de referência é dada pelo diodo zener. Assim, quando a tensão de entrada está acima da tensão de referência temos uma tensão praticamente nula na saída do operacional. Quando a tensão de entrada cai para um valor menor que a tensão de referência, o amplificador operacional comuta e sua saída passa a apresentar uma tensão positiva, praticamente igual a usada na sua alimentação. Isso faz com que o  transistor seja polarizado à saturação energizando o relé. O trimpot P1 ajusta a tensão de disparo, em função da tensão de secundário do transformador/fonte retificadora quando a tensão de entrada cai abaixo de certo valor. Esse ajuste pode ser feito com um Variac de modo a se obter o ponto exato de disparo, utilizando-se para leitura um multímetro comum na escala de tensões alternadas. O relé usado deve ter contactos de acordo com a corrente controlada.

Se o circuito se destinar ao desarme com sobretensões deve ser usado um relé com contactos NF ou ainda modificado o disparo para se usar um transistor PNP, conforme mostra a figura 3.


Figura 3 – Mudando a configuração para detectar sobretensões.
                
O transformador usado não é crítico, podendo ser empregados tipos com secundário de 7,5 V a 12 V com correntes de 100 mA a 500 mA, sem problemas, pois o ajuste permite que o disparo seja sempre feito na tensão que se deseja. Apenas deve ser adequado o relé para que ele seja disparado com a tensão fornecida pelo circuito. O diodo zener também não é crítico, já que ele apenas fornece a referência para o ajuste de P1. Diodos zener de 3,3 a 6,8 V podem ser usados sem problemas. Também podem ser empregados amplificadores operacionais equivalentes ao 741, inclusive tipos que operam com menor tensão, caso em que a tensão de secundário do transformador pode ser menor ainda. Na figura 4 temos uma sugestão de placa de circuito impresso para a montagem, caso em que um relé de 10 A com contactos reversíveis foi usado.

Figura 4 – Placa de circuito impresso para a montagem, utilizando um relé com base DIL. Para outros tipos, o desenho deve ser alterado.


Se o relé usado for diferente, as devidas alterações no desenho da placa devem ser feitas. Na figura 5 damos as conexões para a proteção de um motor trifásico, usando duas unidades, como as descritas neste artigo.

Figura 5 – Modo de fazer a ligação de duas unidades na proteção de um sistema trifásico.


Lista de Material
CI-1 – 741 – amplificador operacional, circuito integrado
Q1 – BC548 ou equivalente – transistor NPN de uso geral
D1 a D4 – 1N4002 – diodos retificadores
D5, D6 – 1N4148 – diodo de uso geral
Z1 – 4,7 V x 400 mW – diodo zener
K1 – Relé de 12 V  x 50 mA – contactos conforme a carga controlada
R1 – 470 ohms x 1/8 W – resistor
R2 – 560 ohms x 1/8 W – resistor
R3 – 330 ohms x 1/8 W – resistor
R4 – 1 k ohms x 1/8 W – resistor
C1 – 1 000 uF x 25 V – capacitor eletrolítico
T1 – Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 12 + 12 V x 300 mA
Diversos:
Placa de circuito impresso, cabo de força (opcional), caixa para montagem, fios, bornes de conexão de carga, solda, etc.
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