Chave compensadora — corrente e torque nos taps 65% e 80%

O que é a chave compensadora e como ela parte o motor

A chave compensadora é um método de partida com tensão reduzida para motores de indução trifásicos. No lugar de jogar a tensão plena da rede direto no motor (partida direta), ela usa um autotransformador com derivações — os taps — que aplicam apenas uma fração da tensão nominal nos terminais do motor durante o arranque. Os taps mais usados são 65% e 80% da tensão nominal; alguns equipamentos trazem também o tap de 50%. Reduzir a tensão de partida reduz a corrente que o motor puxa da rede e, com isso, ameniza o afundamento de tensão e o esforço sobre o transformador de distribuição. Depois que o motor acelera, um contator comuta o circuito para a tensão plena e o autotransformador sai de cena.

O preço dessa suavidade é o torque: como o torque do motor de indução é proporcional ao quadrado da tensão, reduzir a tensão de partida reduz o torque disponível na mesma proporção do quadrado do tap. É por isso que escolher o tap não é só uma questão de corrente: o tap precisa entregar torque suficiente para arrancar a carga. A ferramenta acima resolve os dois lados — corrente e torque — nos dois taps ao mesmo tempo, justamente para que a decisão seja tomada com os dois números na frente.

Como calcular a chave compensadora na mão

O ponto de partida é a corrente de rotor travado (Ilrt), também chamada de corrente de partida do motor em tensão plena. Ela é o produto do fator ki (a relação Ilrt/In, tipicamente entre 6 e 8 para motores de gaiola) pela corrente nominal In:

Ilrt = ki × In

A partir do Ilrt, e do tap escolhido α (0,65 para 65%, 0,80 para 80%), saem os três números que importam:

• Im = α × Ilrt — a corrente no motor durante a partida. Cai linearmente com o tap.
• Il = α² × Ilrt — a corrente na linha, que o disjuntor, o cabo de alimentação e o contator de linha enxergam. Cai com o quadrado do tap.
• T = α² × T_direto — o torque disponível no tap, como fração do torque de partida direta. Também cai com o quadrado do tap.

A razão de a corrente de linha cair com o quadrado do tap é o próprio princípio do autotransformador. Ele é um transformador: ao reduzir a tensão no motor para α × Vn, ele reduz, pela relação de transformação, a corrente do lado da linha pela mesma razão α em relação à corrente do motor. Como a corrente do motor já é α × Ilrt, a corrente de linha vira α × (α × Ilrt) = α² × Ilrt. Esse é o ganho da compensadora sobre a estrela-triângulo em torque por ampere: para a mesma corrente de linha, ela entrega mais torque, porque a corrente reduzida no lado da linha “compra” corrente cheia no lado do motor.

Ilrt = ki × In = 6,5 × 147 = 955,5 A

Tap 65% (α = 0,65):
Im = 0,65 × 955,5 = 621,1 A (motor)
Il = 0,65² × 955,5 = 0,4225 × 955,5 = 403,7 A (linha)
T = 0,65² × 100% = 42% do torque direto

Tap 80% (α = 0,80):
Im = 0,80 × 955,5 = 764,4 A (motor)
Il = 0,80² × 955,5 = 0,64 × 955,5 = 611,5 A (linha)
T = 0,80² × 100% = 64% do torque direto

Ajuste do rele = In = 147 A

Esses são exatamente os números que aparecem nos cards de resultado. Note que a corrente no motor (621,1 A no tap 65%) é maior que a corrente na linha (403,7 A) — e confundir as duas é um dos erros mais comuns, tratado na próxima seção.

Corrente no motor não é corrente na linha

Este é o erro que mais aparece em campo. Durante a partida com a compensadora existem duas correntes diferentes circulando, e elas têm valores distintos:

• Corrente no motor (Im = α × Ilrt): é a que circula pelos enrolamentos do motor. É a maior das duas. No exemplo do tap 65%, são 621,1 A.
• Corrente na linha (Il = α² × Ilrt): é a que vem da rede e atravessa o disjuntor geral, o cabo de alimentação e o contator de linha. É a menor das duas. No mesmo tap 65%, são 403,7 A.

A consequência prática é direta: o cabo de alimentação e a proteção geral seguem a corrente de linha, não a corrente do motor. Dimensionar o cabo de alimentação pela corrente do motor leva a um cabo maior, mais caro e desnecessário; já dimensionar a proteção sem entender a duração da partida pode fazer o disjuntor desarmar no arranque. A ferramenta separa visualmente os dois números em cada tap justamente para que essa distinção nunca se perca.

Valores conferidos aritmeticamente: a coluna da linha e a do torque são o quadrado do tap (0,65² = 0,4225 ≈ 42%; 0,80² = 0,64 = 64%; 0,50² = 0,25 = 25%); a coluna do motor é o próprio tap. Use sempre os dados de placa e o datasheet do motor específico; ki e In reais variam por modelo e por classe de rendimento.

Por que o relé ajusta em In, e não em 0,58 × In

Esta é a armadilha de segurança mais importante da chave compensadora, e ela nasce da confusão com a chave estrela-triângulo. Nas duas chaves o relé de sobrecarga existe, mas ele “enxerga” correntes diferentes:

• Na estrela-triângulo, o relé fica no ramal da bobina do motor e enxerga apenas a corrente de fase, que é a corrente de linha dividida por raiz de 3 — ou seja, cerca de 0,58 × In. Por isso o ajuste correto dessa chave é 0,58 × In.
• Na chave compensadora, o relé fica em série direta com o motor, depois do secundário do autotransformador, e enxerga a corrente de linha plena do motor em regime normal. O ajuste correto é a corrente nominal In.

O erro acontece tipicamente numa troca de chave: quem vinha de uma estrela-triângulo e instala uma compensadora, por hábito, deixa o relé em 0,58 × In. Isso subprotege o motor — o relé só vai desarmar muito acima da corrente real, deixando o motor aquecer sem proteção. O caminho inverso (ajustar a estrela-triângulo em In) provoca disparos indevidos. A ferramenta sempre devolve o ajuste da compensadora igual a In e traz a nota didática ao lado do número, porque este é o dado mais sensível do ponto de vista de segurança.

Qual tap escolher: 65%, 80% ou nenhum

A escolha do tap é um equilíbrio entre corrente e torque. A regra prática é: escolher o menor tap que ainda arranque a carga com folga de torque. Menos corrente na linha é sempre desejável (protege a instalação e a rede), mas não pode custar o arranque da máquina.

• Tap 65%: derruba a corrente de partida na rede para 42% da direta, com 42% do torque. É o tap padrão para cargas que partem leves — bombas centrífugas com a tubulação despressurizada, ventiladores e exaustores partindo em vazio.
• Tap 80%: a corrente de linha sobe para 64% da direta, mas o torque também sobe para 64%. É a escolha quando a carga exige mais torque na partida, ou quando o tap 65% não arranca com folga.
• Tap 50%: entrega apenas 25% do torque de partida direta. Na prática é inutilizável em cargas reais — serve, no máximo, para partidas absolutamente em vazio. A ferramenta o trata como exceção.

A calculadora ajuda nessa decisão com o alerta de torque insuficiente: ao selecionar o tipo de carga (bomba, ventilador, compressor em alívio ou outra), ela compara o torque do tap com um limiar típico daquela carga e avisa, em amarelo, quando o torque fica baixo. Esses limiares são parâmetros de engenharia de referência, não regra normativa — o torque resistente real da máquina manda.

Chave compensadora × estrela-triângulo × soft-starter

A compensadora não é o único método de partida com tensão reduzida. Vale situá-la entre os vizinhos:

• Estrela-triângulo: mais barata, mas só oferece uma “relação” fixa (a corrente de partida cai para cerca de 1/3 da direta, com torque também em torno de 1/3) e exige motor com as seis pontas acessíveis. Não permite escolher o tap.
• Chave compensadora: permite escolher o tap (65% ou 80%) e, para a mesma corrente de linha, entrega mais torque que a estrela-triângulo. É a escolha clássica para motores médios e grandes que precisam de torque controlável na partida.
• Soft-starter e inversor (VFD): partida eletrônica, com rampa de tensão (soft-starter) ou controle de frequência e tensão (VFD). Oferecem o melhor controle de corrente e torque, mas a um custo maior. O VFD ainda permite controlar a velocidade em regime.

A compensadora segue muito viva no parque industrial brasileiro — especialmente em motores grandes de bombas e ventiladores — justamente pela relação torque/corrente favorável e pela robustez.

Erros comuns ao dimensionar a chave compensadora

• Ajustar o relé em 0,58 × In. Esse fator é da estrela-triângulo. Na compensadora o relé ajusta em In. Confundir os dois subprotege o motor.
• Dimensionar o cabo pela corrente do motor. O cabo de alimentação e a proteção geral seguem a corrente de linha (α² × Ilrt), que é menor que a corrente do motor (α × Ilrt).
• Escolher o tap só pela corrente. Um tap baixo derruba a corrente, mas pode não entregar torque para arrancar a carga. Sempre conferir o torque do tap contra o torque resistente da máquina.
• Ignorar o número de partidas por hora. O autotransformador tem limitação térmica. Partidas frequentes podem exigir um equipamento maior ou outro método — isso vem do catálogo do fabricante.
• Usar ki genérico como se fosse exato. O ki (6 a 8) varia por motor. Para projeto, use o Ilrt do datasheet, não um ki estimado.
• Esquecer a queda de tensão na partida. Mesmo com a corrente reduzida, uma partida pesada num cabo longo pode afundar a tensão e impedir o arranque. Vale conferir.

Quando o estudo de partida vira projeto: a Token faz com ART

Calcular a corrente e o torque de cada tap é uma conta de apoio — e para isso esta ferramenta existe e é gratuita. Mas quando a partida precisa ser dimensionada, montada ou auditada, entra a engenharia: a escolha do método de partida diante do perfil da carga, o impacto da corrente de partida no transformador e na queda de tensão, o número de partidas por hora, a seleção de contatores e relé, a montagem do painel (QGBT, CCM) e o laudo das instalações elétricas com responsável técnico e ART. A Token Engenharia atua em montagem industrial e eletromecânica em todo o Brasil — do estudo de partida ao comissionamento em campo, incluindo a parametrização de inversores e a partida dos motores.

Perguntas frequentes

Como calcular a corrente da chave compensadora em cada tap?

Primeiro a corrente de rotor travado: Ilrt = ki × In. Depois, para o tap α: a corrente no motor é Im = α × Ilrt e a corrente na linha é Il = α² × Ilrt. Exemplo: In 147 A e ki 6,5 dão Ilrt 955,5 A; no tap 65%, Il = 403,7 A e Im = 621,1 A; no tap 80%, Il = 611,5 A e Im = 764,4 A.

Por que a corrente de linha cai com o quadrado do tap?

Porque o autotransformador é um transformador: ao reduzir a tensão no motor para α × Vn, ele reduz a corrente do lado da linha pela mesma razão α em relação à do motor. Como a corrente do motor já é α × Ilrt, a de linha vira α² × Ilrt.

Por que o torque também cai com o quadrado do tap?

Porque o torque do motor de indução é proporcional ao quadrado da tensão. Reduzir a tensão para α × Vn reduz o torque para α² do torque de partida direta. No tap 65%, 42%; no tap 80%, 64%.

O relé de sobrecarga ajusta-se em quanto?

Em In, a corrente nominal do motor. O relé fica em série com o motor e enxerga a corrente de linha plena. Isso difere da estrela-triângulo (0,58 × In). Trocar de chave e manter o ajuste antigo subprotege ou dispara o motor indevidamente.

Qual a diferença entre a corrente no motor e a corrente na linha?

A corrente no motor (Im = α × Ilrt) circula pelos enrolamentos e é a maior. A corrente na linha (Il = α² × Ilrt) vem da rede e é a que o disjuntor e o cabo enxergam. O cabo de alimentação segue a corrente de linha.

Quando usar o tap 65% e quando usar o tap 80%?

O tap 65% derruba mais a corrente (42%), mas entrega menos torque (42%) — bom para cargas leves. O tap 80% puxa mais corrente (64%) e entrega mais torque (64%) — para cargas que exigem torque. O tap 50% (25% de torque) raramente arranca carga real.

Quando o estudo de partida vira projeto de engenharia?

Quando a partida precisa ser dimensionada ou auditada: escolha do método, impacto na rede e na queda de tensão, partidas por hora, seleção de contatores e relé, montagem do painel e laudo com responsável técnico e ART. A Token Engenharia executa esse estudo, essa montagem e esse laudo em todo o Brasil.