Elétrica

O que é um contator elétrico e pra que ele serve

Mardey Costa
Escrito por Mardey Costa em 08/02/2022
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Você sabe o que é um contator elétrico e pra que ele serve?

Neste artigo, você vai descobrir o que é um contator elétrico, para que ele serve, onde é usado e como ele funciona na prática.

Portanto, se você quer aprender mais sobre esse assunto, então continue lendo esse artigo.

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O que é um contator elétrico

O contator é um componente eletromecânico que possui um conjunto de contatos, acionados por um eletroímã.

Ele é usado na área elétrica para acionamentos e proteção e geralmente atua em conjunto com outros acessórios e componentes.

Além disso, o contator elétrico é um dos principais componentes da área de comandos elétricos e eletromecânicos.

Por isso, o contator também pode ser conhecido por vários nomes como por exemplo, chave magnética, chave contatora, chave de partida e contactor.

Pra que serve o contator elétrico

O contator elétrico é muito importante porque permite a comutação de circuitos elétricos de correntes elevadas.

E neste caso, este tipo de controle de cargas pode ser realizado através do acionamento de botões, chaves seletoras, ou até mesmo de controle remoto.

E pode ajudar a evitar o investimento desnecessário em cabos que suportam correntes elevadas e que apresentam queda de tensão desproporcional.

Além disso, o contator apresenta baixo consumo de energia e é possível a inclusão dessas funções automáticas no comando de uma máquina elétrica.

Como por exemplo, funções como temporizações e retardo de acionamento, além da possibilidade de sinalização do status de operação da máquina, tanto de forma sonora quanto luminosa.

Ou seja, através dos contatores é possível garantir um grau de segurança e proteção maior dos que os encontrados em comandos manuais como chaves manuais de acionamento.

Onde usar o contator elétrico

O contator elétrico pode ser usado em diversos tipos de aplicações, desde instalações elétricas residenciais, prediais, e comerciais.

Como por exemplo em banco de resistências, banco de capacitores, autotransformadores e até sistemas de iluminação.

Mas sem dúvidas, ele é muito mais usado em instalações elétricas industriais, em aplicações como motores elétricos.

Isso acontece porque os seus contatos permitem a comutação de correntes elevadas acionadas por simples botões e controles remotos.

Na indústria, um exemplo comum do uso de um contator é a ligação como chave de partida para motores trifásicos.

E um outro exemplo interessante a ser destacado, é a utilização do contator como detector de falta de fase.

Neste caso, a falta de fase em uma instalação de motores trifásicos pode ocasionar a queima da máquina, devido a deficiência do torque de partida.

E para resolver este problema, é usado na instalação elétrica dois contatores ligados em série.

Como funciona um contator elétrico

Na prática, os contatos metálicos da chave magnética encontram-se em uma posição inicial de repouso.

E é justamente no momento em que a bobina é energizada, é que é gerado um campo eletromagnético no seu entorno, o que atrai os contatos.

Neste caso, a magnetização da bobina gera um deslocamento físico dos contatos, invertendo seu estado inicial.

E em seguida, os contatos que eram abertos se fecham e os contatos que eram fechados se abrem.

Tipos de contatos do contator elétrico

Existem contatores com diversos tipos de contato.

Neste caso, a combinação dos tipos de contatos aos circuitos e equipamentos a serem utilizados proporciona uma ampla variedade de usos para os contatores.

Conforme a imagem abaixo é possível conferir três tipos de contatos no contator elétrico.

Tipos de contatos do contator elétrico

Neste caso, temos o contator com contatos normalmente abertos ou fechados e o contator com contatos comutadores, é o que vamos descobrir agora.

Contator com contatos NA

No contator com contatos normalmente abertos ou contatos NA, podemos dizer que ele está em estado de repouso.

Ou seja, os contatos estão em posição aberta, o que impede a passagem de corrente elétrica.

Porém, quando são acionados, eles se fecham, permitindo a passagem de corrente elétrica.

Contator com contatos NF

Neste caso, para contatores normalmente fechados ou em contatos NF, podemos dizer que no estado de repouso estes contatos ficam na posição fechada, o que permite a passagem de corrente elétrica.

Porém, quando são acionados, eles se abrem, impedindo a passagem de corrente elétrica.

Contator com contatos comutadores

Neste caso, o contator com contatos comutadores possuem as duas funções no mesmo contato, com uma parte NA e outra NF.

Por isso, eles são usados não para ligar ou desligar, mas sim para comutar entre diferentes partes de um circuito.

Isto permite uma comutação entre as duas saídas, selecionando linhas de comandos distintas em um circuito elétrico.

Simbologia elétrica e funcionamento do contator elétrico

Na imagem abaixo é possível visualizar a simbologia elétrica de um contator em um diagrama multifilar, confira.

Simbologia elétrica e funcionamento do contator elétrico

Observando a imagem acima, podemos notar uma linha tracejada que representa a atuação eletromecânica da bobina.

Neste caso, a representação dos terminais da bobina é representada pelas letras A1 e A2 e os contatos principais com os terminais L e T e juntamente com um contato auxiliar sendo representado pelos terminais NO.

É importante destacar que o uso de contatores possibilita o acionamento de cargas trifásicas a partir de um sinal monofásico, que estará conectado à bobina.

Neste caso, a tensão que aciona as bobinas de um contator pode ser bem pequena, como por exemplo, uma tensão de 12V.

Além disso, ela pode ser tanto em corrente alternada ou de corrente contínua, de acordo com características construtivas do contator.

Principais componentes de um contator elétrico

O contator elétrico tem o funcionamento bem parecido com o relé.

Porém, os contatores se distinguem dos relés por possuírem conjuntos separados de contatos.

Além disso, o contator elétrico suporta altas tensões e correntes alternadas muito maiores do que os relés.

Por isso, confira abaixo quais são os principais componentes de um contator elétrico.

Bobina do contator elétrico

A bobina do contator elétrico serve como um eletroímã.

Na imagem abaixo é possivel visualizar o funcionamento da bobina do contator elétrico, confira.

Bobina do contator elétrico

Ela é composta por um enrolamento de cobre que cria um campo eletromagnético quando alimentada através dos terminais A1 e A2.

E em função disto promove o deslocamento do núcleo de ferro-magnético.

Agora vamos entender como funciona o núcleo do contator elétrico, confira abaixo.

Núcleo do contator elétrico

O núcleo do contator elétrico é construído em lâminas de material ferromagnético e é constituído por duas partes.

Na imagem abaixo é possível verificar como é o núcleo do contator elétrico, confira.

Núcleo do contator elétrico

Neste caso, podemos perceber que estas partes são separadas por ação mecânica de molas.

Ou seja, uma das partes do núcleo está acoplada aos contatos, portanto o movimento do núcleo aciona os contatos de comando e de carga do contator.

Agora vamos entender o funcionamento dos contatos do contator elétrico, veja.

Contatos do contator elétrico

Os contatos do contator elétrico são os condutores da corrente de carga do circuito.

E na imagem abaixo é possível visualizar os contatos do contator elétrico, confira.

Na prática, os contatos do contator são as lâminas metálicas e elas têm a função de chaveamento e responsáveis pela condução de correntes de carga e correntes de comando.

Quando a bobina do contator está desenergizada os contatos ficam em repouso.

Mas quando ela é alimentada, os contatos são comutados através do movimento do núcleo na qual estão acoplados mecanicamente.

Mais adiante nós iremos explicar sobre como funcionam os contatos do contator elétrico, continue lendo este artigo para descobrir.

Agora vamos conhecer outro componente fundamental na construção e funcionamento do contator, confira.

Mola do contator elétrico

A mola do contator elétrico é responsável por colocar os contatos em posição de repouso quando a bobina está desconectada da fonte de energia.

Na imagem abaixo é possível verificar a imagem da mola do contator elétrico, confira abaixo.

Mola do contator elétrico

Neste caso, é possível entender que a força exercida pelo campo magnético sobre o núcleo se torna menor que a força da mola, fazendo as partes do núcleo se afastar.

Ou seja, vamos considerar que seus contatos sejam todos NA (normalmente abertos).

Então neste caso, a pressão da mola faz com que os contatos estejam abertos enquanto o contator estiver desenergizado.

Tipos de contator elétrico

Existem vários de contatores que são desenvolvidos pra atender a diversas cargas e aplicações, daí a diversidade de características individuais.

Por isso, vamos explicar os dois tipos de contatores com utilizações bem distintas, e de acordo com a corrente que eles suportam.

Agora nós iremos explicar os tipos de contatores disponíveis no mercado, confira abaixo.

Contator de potência

Os contatores de potência é um dispositivo que trabalha utilizando os efeitos eletromagnéticos e que possuem geralmente três contatos de carga.

Na imagem abaixo temos um exemplo de um contator de potencia do lado esquerdo e um contator auxiliar do lado direto, ambos da marca Schneider Electric.

Contator elétrico de potencia e contator auxiliar da Schneider Electric

Esse tipo de contator elétrico é utilizado para acionamentos trifásicos, como é o caso dos motores elétricos trifásicos.

Mas na prática, o contator de potência é fundamental para permitir que máquinas e equipamentos sejam manuseados a distância.

Neste caso, não haverá a necessidade de que os trabalhadores se aproximem e possam correr riscos.

Isso acontece porque é possível acionar máquinas e motores sem qualquer risco a partir de botões ou controle remoto.

Assim, é possível evitar possíveis acidentes e ainda garantir mais agilidade e qualidade durante as tarefas a serem executadas.

E por isso, eles contribuem para uma maior segurança, praticidade e conforto.

Mas você sabia que também existe outro tipo de contator auxiliar, é o que vamos conhecer agora.

Contator auxiliar

Os contatores auxiliares são muito importantes porque eles são considerados complementares nos comandos elétricos de uma máquina.

E como diz em seu próprio nome, eles auxiliam os contatores de potência no suporte de suas operações.

E umas de suas principais características é que esses dispositivos não suportam altas correntes e não possuem contatos de potência.

Um contator possui no mínimo um contato chamado de auxiliar, além dos três (ou quatro) de carga.

Estes contatos “extras” são utilizados para compor a parte do comando de uma máquina.

Os componentes de um comando como por exemplo, sinaleiros luminosos, sinaleiros sonoros, temporizadores e relés de proteção necessitam de pouca corrente para funcionar.

Isso deixa o valor de fabricação do componente mais barato e proporciona uma redução de espaço e peso do contator.

Na prática, o contator auxiliar possui vários contatos que suportam baixa corrente e que podem ser contatos normalmente abertos, contatos normalmente fechados ou ainda combinações destes dois tipos de contatos.

Mas antes de finalizar sobre a importância do contator auxiliar, não poderíamos deixar de falar rapidamente sobre o bloco de contatos auxiliares.

Esse tipo de acessório é encaixado no contator, que quando é acionado faz ocorrer também a troca do estado dos contatos do bloco de contatos auxiliares.

E apesar dos blocos de contatos não serem tipos de contatores, eles são acessórios que possibilitam aumentar a quantidade de contatos auxiliares de um contator.

Mas ao escolher um contator elétrico é importante observar a categoria ou classe desse contador, é o que vamos entender agora.

Tipos de classes para contator elétrico

Existem vários tipos de contatores para diversos tipos de aplicações e por isso ele foi dividido em classes ou categorias.

E cada um dessas classes ou categorias vai depender do tipo da carga que vai ser acionada, do tipo da energia utilizada, seja corrente contínua (C.C.) ou corrente alternada (C.A.).

Por isso vamos conhecer cada uma delas abaixo, confira.

Contator elétrico com classe AC1

O contator elétrico com classe ou categoria AC1 para comando de circuitos que possuem cargas puramente resistivas, aquecimento, resistências e outros

Ou são utilizados em cargas levementes indutivas ou que não as possuem, como, por exemplo, fornos de resistência.

Além disso, a categoria AC1 também é usada em todos os aparelhos de corrente alternada quando o fator de potência é de pelo menos 0.95.

Por isso, a interrupção de corrente neste tipo de carga é fácil, devido ao baixo fator indutivo.

Agora vamos falar sobre o contator elétrico com classe AC2, veja.

Contator elétrico com classe AC2

O contator elétrico com classe AC2 é um tipo de categoria voltada para partidas e desligamentos.

Além disso, também é usado em frenagem por contracorrente e partida por impulso em motores de anéis.

Por isso, esse tipo de contator suporta uma corrente de até 2,5 vezes a nominal do motor.

E neste caso, a interrupção é bem mais severa e o contator deve suportar.

Agora vamos falar sobre o contator elétrico com classe AC3, confira abaixo.

Contator elétrico com classe AC3

O contator elétrico com classe AC3 é a categoria para motores de gaiola cujo desligamento ocorre com o motor em regime.

Neste caso, a corrente de partida pode ser de 5 a 7 vezes maior que a corrente nominal do motor.

Esse tipo de contator elétrico é muito usado em correias transportadoras, bombas, misturadores, ar-condicionado, elevadores e até escadas rolantes.

Agora vamos falar sobre o contator elétrico com classe AC4, confira.

Contator elétrico com classe AC4

O contator com classe AC4 é o tipo de categoria para manobras ainda mais pesadas como em tornos ou pontes rolantes.

E esse tipo de dispositivo fecha sob uma intensidade de corrente de 5 a 7 vezes à nominal do motor, quando ele se abre.

Por isso, a tensão pode ser igual a da rede onde o desligamento é severo e exige muito do AC4.

Antes de finalizar este assunto sobre os tipos de contatores, é importante destacar a importância da escolha correta do contator.

E neste caso, a orientação é analisar as cargas e calcular as correntes e tensão que estão envolvidas.

Por isso, o dimensionamento adequado dessa instalação e do dispositivo que será instalado pode evitar grandes problemas no futuro.

Mas como fazer para dimensionar um contator elétrico, é o que vamos aprender agora.

Como dimensionar um contator elétrico

O dimensionamento correto do contator é muito importante.

Isso acontece porque um contator subdimensionado pode resultar vários riscos à instalação como sobrecorrente e sobreaquecimento.

Além disso, também pode gerar um gasto elevado do consumo de energia elétrica e outros problemas.

Mas por outro lado, superdimensionar um contator pode aumentar muito o preço da instalação elétrica no qual ele vai ser instalado.

Por isso, vamos aprender agora como dimensionar corretamente o contator, confira abaixo.

Como dimensionar o contator elétrico

Para dimensionar um contator é muito simples e vamos usar a seguinte fórmula abaixo, confira.

Ie=In*1,15

Onde:

  • Ie = Corrente de contator em Amperes;
  • In = Corrente nominal de trabalho da carga ou do circuito a ser acionado pelo contator em Amperes;
  • 1,15 = 15% de fator de segurança.

Exemplo de um motor com contator

Por exemplo, vamos usar um motor com corrente nominal de 10 amperes e seu fator de serviço é 1.15.

Aplicando a fórmula acima e fazendo uma continha básica, podemos determinar que o contator a ser usado deverá ser de 11.5 Amperes.

Neste caso, também precisamos entender que, como regra geral, a corrente nominal do contator deve ser sempre superior à corrente nominal da carga.

Ie ≥ In

Isso acontece justamente para evitar sobreaquecimento do sistema e garantir que o equipamento funcionará de forma adequada.

11,5 ≥ 10

E como pode ser observado a corrente do contator é maior que a corrente nominal de trabalho da carga, o que atende aos requisitos.

E para casos onde vai se aplicar o contator no acionamento de motores elétricos, é interessante verificar o fator de serviço da máquina, que geralmente é considerado no valor de 1,15.

Por isso a expressão acima é muito usada para dimensionar corretamente o contator.

Mas onde posso encontrar a corrente nominal, é o que vamos conferir agora.

Como encontrar a corrente nominal de trabalho da carga ou circuito

Caso você não saiba a corrente nominal do seu circuito ou a carga não tenha a corrente nominal especificada na sua carcaça ou no manual, você pode calcular utilizando a seguinte equação.

Na imagem abaixo é possível visualizar a fórmula usada para calcular a corrente nominal, confira.

Calcular corrente nominal para um contator

Onde:

  • In = Corrente Nominal do circuito/carga
  • V = Tensão de linha do circuito/tensão nominal da carga
  • P = Potência ativa do circuito/carga em Watts
  • η = Rendimento da carga (principalmente para motores elétricos e cargas indutivas)
  • cos φ = fator de potência do circuito/carga

Por fim, uma observação importante durante o cálculo da corrente nominal é inserir a potência do motor (P) na fórmula, é necessário que o valor esteja em Watt.

Essa informação pode ser encontrada em alguns casos descrita como CV (cavalo vapor) ou HP (Horse power).

E para calcular a sua equivalência em watts, basta entender que 1 CV = 735,5 W e 1 HP = 745,7 W.