Os contatores de grau de segurança são necessários em aplicações industriais para garantir que máquinas e sistemas possam mudar de maneira confiável e imprevisível para um estado seguro, normalmente no caso de erros operacionais ou requisitos funcionais de segurança. A primeira etapa no projeto de um sistema de segurança industrial é determinar se a aplicação requer um Nível de Integridade de Segurança (SIL) (conforme definido na IEC 62061, até SIL 2) ou um Nível de Desempenho (PL) de nível C, conforme especificado na ISO 13849. Algumas aplicações exigem um nível mais alto de segurança.
Considere os princípios orientadores da IEC 60947-4-1 e da ISO 13849-1, onde a primeira se concentra no projeto e teste de interruptores de baixa tensão e equipamentos de controle, enquanto a última fornece princípios gerais para projetar e integrar partes de sistemas de controle relacionadas à segurança, incluindo hardware e software.
Este artigo apresenta como usar o contator de nível de segurança 3RT2 da Siemens com função de operação à prova de falhas para construir um sistema de segurança, a fim de alcançar a solução ideal de segurança industrial. O artigo também revisou como alcançar níveis mais elevados de SIL e PL, bem como questões de integração de sistemas, como gerenciamento térmico de contatores. Por fim, aprofundou-se em como personalizar soluções de segurança usando interconexões redundantes, supressores de surto, módulos funcionais e outros acessórios para obter maior otimização da aplicação e da segurança.
O contator 3RT2 oferece escolha entre os modos de operação tradicional e de estado sólido, com especificações que variam de S00 a S2 e potência máxima de até 37 kW. Para contatores que utilizam mecanismos de operação de estado sólido, um sinal de vida restante opcional deve ser especificado.
Esses contatores atendem aos requisitos da categoria IEC 60947-4-1 AC-3e e podem ser usados em conjunto com motores IE3 ou IE4 de alta eficiência. Eles têm múltiplas configurações de saída auxiliar, incluindo contatos normalmente abertos (NA) e normalmente fechados (NF), que podem ser usados para fornecer feedback sobre se o circuito principal está ligado ou desligado. Além disso, o feedback pode ser usado para acionar luzes indicadoras, alarmes ou outros dispositivos de controle. O exemplo do contator 3RT2 é o seguinte:
Especificação 3RT20152AP611AA0-S00, corrente nominal 7 A, 3 kW/400 V, 3 pólos, 220 VCA 50 Hz/240 VCA 60 Hz, contato auxiliar: 1 NA, com terminal de mola
Especificação 3RT20231AK60- S0, corrente nominal 9 A, 4 kW/400 V, 3 pólos, 110 VCA 50 Hz/120 VCA 60 Hz, contatos auxiliares: 1 NA+1 NF, terminal rosqueado (Figura 1)
3RT20281AN20- Especificação S0, corrente nominal 38 A, 18,5 kW/400 V, 3 pólos, 220 VCA, 50/60 Hz, contatos auxiliares: 1 NA+1 NF, terminal rosqueado
Especificação 3RT20371_S2, corrente nominal 65 A, 30 kW/400 V, 3 pólos, 24 VCC, com resistor variável integrado, contatos auxiliares: 1 NA+1 NF, terminal rosqueado
Especificação 3RT20371SF30-S2, com entrada F-PCL-IN, corrente nominal 65 A, 30 kW/400 V, 3 pólos, 83 VAC a 150 VAC/VDC, 50/60 Hz, com resistor variável integrado, contato auxiliar: 1 NF, terminal roscado
Potência nominal do contator de especificação S0 de 4 kW imagem
Figura 1: A potência nominal deste contator de especificação S0 é de 4 kW, com uma saída auxiliar NF e uma saída auxiliar NA. (Fonte da imagem: Siemens)
O tempo de resposta é crucial para a segurança
Compreender o impacto do tempo de resposta geral é crucial ao projetar soluções de segurança industrial. Consiste em vários parâmetros. Ao realizar a avaliação de riscos, o tempo de resposta é definido como o tempo total necessário para interromper qualquer movimento perigoso quando surgem requisitos de segurança. Os fatores que afetam o tempo de resposta incluem:
O tempo de resposta de entrada de sensores em dispositivos de monitoramento de segurança
O tempo de ciclo do plano de segurança
Tempo de atraso do protocolo de comunicação
Tempo de ultrapassagem causado pela inércia do motor ou atuador
O tempo de interrupção do contator
A IEC 60947-4-1 especifica o tempo de interrupção para contatores eletromecânicos e partidas de motor. Esta norma especifica os requisitos para interrupção segura da corrente sob diversas condições de trabalho.
Também define categorias de uso para classificar tipos de carga e condições de operação do contator, como AC-3e para motores de alta eficiência. Esta norma inclui procedimentos para testar o tempo de interrupção e outras características de desempenho dos contatores.
O tempo de interrupção do contator é um parâmetro fundamental no sistema de segurança. Sua definição é o tempo desde a retirada da tensão da bobina até a desconexão do contato principal, incluindo o tempo de retardo de desconexão (OD) e o tempo de arco do contato (AT).
Por exemplo, ao utilizar um contator com desempenho de chaveamento conforme mostrado na Figura 2, o tempo de interrupção OD+AT fica entre 50 e 75 ms. No cálculo do tempo total de resposta é necessário considerar sempre o valor do pior caso, que neste exemplo é de 75 ms (Figura 2).