Soluções — Grupo I

1. F — O relé térmico deve ser ajustado para 1,0× a corrente nominal do motor (tolerância ±5–10%). Ajustar para 2× I_nom torna a protecção ineficaz contra sobrecarga.
2. V — AC-3 é a categoria de utilização para motores de gaiola com arranque e paragem em carga, que é o uso mais comum na indústria.
3. V — No arranque Y-Δ, a tensão por enrolamento em estrela é U/√3 (≈ 230V vs. 400V em triângulo), pelo que a corrente de arranque é reduzida para 1/3 do DOL.
4. F — O condutor de protecção (PE) deve ser de cor verde-amarelo (listrado). O azul claro é reservado para o condutor neutro (N). Esta codificação é obrigatória pela IEC 60446.
5. V — IP65: primeiro dígito 6 = protecção total contra pó; segundo dígito 5 = protecção contra jactos de água de qualquer direcção.
6. F — Num VFD, o cabo de motor deve ser blindado (armoured ou screened). A forma de onda PWM do VFD gera perturbações electromagnéticas que devem ser contidas pela blindagem.
7. V — A sequência de fases determina o sentido de campo magnético girante e portanto o sentido de rotação do motor. Sequência inversa → motor roda ao contrário → possível dano no equipamento accionado.
8. V — Motores de indução em gaiola têm corrente de arranque DOL de 5–7× I_nominal (valor típico; pode ser até 10× em motores de elevada eficiência).
9. V — Em rede 3×400V, motor ligado em triângulo: cada enrolamento tem a tensão de linha = 400V aplicada. Motor ligado em estrela: cada enrolamento tem 400/√3 ≈ 231V.
10. V — A IEC 60364-6 (e as RTIEBT equivalentes) define os ensaios de verificação inicial obrigatórios: inspecção visual, isolamento, continuidade PE, sequência de fases, testes funcionais.

Soluções — Problema 1

a) Verificação da corrente nominal:

$$I_n = \frac{15\,000}{\sqrt{3} \times 400 \times 0,87 \times 0,92} = \frac{15\,000}{554,8} = 27,0 \text{ A}$$

Placa indica 29 A. A diferença (≈7%) é normal — a placa inclui margem para variações de tensão e carga. Usamos o valor da placa: I_n = 29 A.

b) Selecção dos contactores:

Contactor K1 (principal, AC-3): - Corrente de serviço: ≥ 29 A em AC-3 a 400V - Selecção: Siemens 3RT2026 (25 A AC-3 → insuficiente); 3RT2028 (38 A AC-3) → adequado - Ou Schneider LC1D32 (32 A AC-3) — verificar curva de derating

Contactores K_Y e K_Δ: - Em estrela: corrente por enrolamento = I_n/√3 = 29/1,732 ≈ 16,7 A - Selecção K_Y e K_Δ: contactor 25 A AC-3 → adequado (corrente < 25 A) - Nota: K_Y só conduz durante o arranque; K_Δ é o contactor de serviço normal

c) Selecção do relé térmico:

Ajuste = I_n = 29 A; faixa do relé deve incluir 29 A - Selecção: relé térmico com faixa de ajuste 22–32 A → ajustar para 29 A - Exemplo: Siemens 3RU2126-4DB0 (17–22A → insuficiente); 3RU2126-4EB0 (22–32A) → correcto

d) Selecção do disjuntor de motor (curva MA):

Corrente de curto-circuito instantânea: ≥ 10 × I_n = 10 × 29 = 290 A - Disjuntor de motor com In = 32 A, disparo magnético a 10× → 320 A - Exemplo: Siemens 3RV2021-4DA10 (22–32A, Ics ≥ 10 kA)

e) Corrente de arranque Y-Δ:

I_arr_DOL = 6 × I_n = 6 × 29 = 174 A

I_arr_YΔ = 174 / 3 = 58 A (vs. 174 A em DOL — redução para 33%)

Este valor de 58 A é o pico de corrente visível na rede durante os primeiros 5–10 s de arranque.

Soluções — Problema 2

a) Ligação dos terminais:

Em ESTRELA (K1 + K_Y fechados): - L1 → K1 → U1 (início do enrolamento A) - L2 → K1 → V1 (início do enrolamento B) - L3 → K1 → W1 (início do enrolamento C) - U2 + V2 + W2 ligados juntos por K_Y (neutro da estrela)

Tensão por enrolamento = 400/√3 = 231 V

Em TRIÂNGULO (K1 + K_Δ fechados): - L1 → K1 → U1; e K_Δ liga W2 → L1 (ou U1) - L2 → K1 → V1; e K_Δ liga U2 → L2 (ou V1) - L3 → K1 → W1; e K_Δ liga V2 → L3 (ou W1) - Triângulo: enrolamentos A entre L1-L2; B entre L2-L3; C entre L3-L1

Tensão por enrolamento = 400 V (tensão de linha)

b) Bloqueio eléctrico K_Y / K_Δ:

Se K_Y e K_Δ estivessem fechados simultaneamente: - K_Y ligaria U2+V2+W2 juntos (neutro) - K_Δ ligaria U2→L2, V2→L3, W2→L1 (triângulo) - Resultado: curto-circuito entre fases (triplo curto-circuito) → dano catastrófico

Bloqueio eléctrico (circuito de comando): - Contacto NC de K_Y em série com a bobine de K_Δ: K_Y fechado → corta a alimentação de K_Δ - Contacto NC de K_Δ em série com a bobine de K_Y: K_Δ fechado → corta a alimentação de K_Y

Este bloqueio cruzado eléctrico assegura que só um dos dois pode estar fechado. Adicionalmente, o temporizador KT garante um intervalo de ~50–100ms entre abertura de K_Y e fecho de K_Δ (para extinção do arco em K_Y).

c) Falha do temporizador (K_Y abre, K_Δ não fecha):

O motor fica sem alimentação em ambas as posições (K_Y e K_Δ abertos). - Motor desacelera (sem carga: desacelera lentamente; com carga: para rapidamente) - Não há dano no motor (é equivalente a uma paragem normal) - A carga accionada fica sem força motriz: risco de dano depende do processo (ex.: um transportador pode emperrar; uma bomba de lubrificação pode provocar falta de óleo) - Acção: o sistema deve sinalizar "avaria de comutação" e o operador intervém

Soluções — Grupo III

a) Sequência de ensaios (IEC 60364-6):

1. Inspecção visual (sem tensão): selecção de componentes, apertos, identificação de condutores, aterramento
2. Continuidade do condutor PE: ohm-metro de baixa resistência; verificar todos os circuitos de protecção; resultado: ≤ 1 Ω
3. Resistência de isolamento: Megger 1 kV DC; circuitos desligados; VFDs desconectados; resultado: ≥ 1 MΩ
4. Separação entre circuitos: verificar que circuitos SELV e circuitos de potência não têm condutores cruzados
5. Sequência de fases: sequencímetro antes de ligar ao motor; confirmar L1→L2→L3 horário
6. Testes funcionais com tensão: verificar selectividade dos disjuntores; ensaio de operação de cada circuito
7. Verificação de protecções diferencial: disparo dos RCDs (se instalados) ao valor de corrente de fuga declarado

b) Diagnóstico de isolamento 0,3 MΩ:

Resultado mínimo para circuito 400V: 1 MΩ (IEC 60364-6).

0,3 MΩ está abaixo do mínimo — instalação não pode ser energizada.

Diagnóstico provável: - Humidade na caixa de terminais do motor - Fio de fase tocando na carcaça (fuga directa) - Isolamento de cabo danificado

Acção: 1. Desligar fisicamente os terminais do motor do cabo (para isolar o problema: motor ou cablagem) 2. Medir isolamento do motor isoladamente: se < 1 MΩ → motor defeituoso (humidade → secar em estufa) 3. Medir isolamento do cabo isoladamente: se < 1 MΩ → dano no cabo → substituir 4. Corrigir a causa; repetir medição; só energizar quando resultado ≥ 1 MΩ

c) Sequência de fases inversa:

Consequência: o campo magnético girante do motor será no sentido anti-horário → motor roda ao contrário → possível dano no equipamento accionado (ex.: bomba com impulsores direccionais, ventilador, transportador)

Correcção: No barramento de alimentação do quadro (ou no transformador de chegada), trocar 2 dos 3 condutores de fase entre si (ex.: trocar L1 e L3). Não é necessário mexer nos cabos ao motor.

Após troca: repetir medição de sequência de fases para confirmar.

d) Inversão do sentido de rotação do motor:

Nunca inverter o sentido pelo motor durante o funcionamento (risco de dano no acoplamento e no equipamento).

Procedimento seguro: 1. Parar o motor (S0) e aguardar paragem total 2. Desligar a alimentação do quadro (disjuntor geral OFF) 3. LOTO — bloquear o quadro (cadeado) 4. No bloco de terminais do motor ou na saída do contactor, trocar 2 dos 3 fios de fase (ex.: trocar o fio de L1 e L2) 5. Retirar o bloqueio LOTO 6. Energizar e testar em breve (1–2 s) verificando o sentido de rotação 7. Se correcto, testar em ciclo completo; registar a alteração no esquema as-built