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  1. 1. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteçãoDISPOSITIVOS DE PROTEÇÃONeste capítulo serão estudados os dispositivos de proteção usados em instalações prediais.Para a complementação do estudo desse assunto, é importante que você consulte catálogostécnicos fornecidos por fabricantes desses dispositivos, nos quais é possível obter informaçõestécnicas que permitem dimensionar e especificar os dispositivos de acordo com os parâmetrosdo circuito.Dispositivos de proteçãoOs dispositivos de proteção dos circuitos elétricos podem ser divididos em quatro tipos: • interruptores de corrente de fuga; • fusíveis; • disjuntores; • relês térmicos.Dispositivo Diferencial Residual (DR)Desde dezembro de 1997, é obrigatório, em todas as instalações elétricas de baixa tensão noBrasil, o uso do chamado dispositivo DR nos circuitos elétricos que atendam aos seguinteslocais: banheiros, cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço e áreas externas.O dispositivo DR é um interruptor de corrente de fuga automático que desliga o circuitoelétrico caso haja uma fuga de corrente que coloque em risco a vida de pessoas e animaisdomésticos e a instalação elétrica.SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 1 de 16
  2. 2. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteçãoIsso garante a segurança contra choques elétricos e incêndios. Apesar de se ter a sensação dechoque em caso de contato da fase com o corpo humano, não há risco de vida, caso o circuitoseja protegido por esse dispositivo. (Figuras 1 e 2) Proteção contra choques elétricos Proteção contra riscos de incêndios FIGURA 1 FIGURA 2As ilustrações a seguir representam interruptores de corrente de fuga: (Figuras 3, 4 e 5) FIGURA 3 FIGURA 4 FIGURA 5O interruptor de corrente de fuga possui um transformador de corrente, um disparador e ummecanismo liga-desliga. Ele funciona comparando a corrente de entrada com a de saída. Essadiferença é chamada de “Corrente Diferencial Residual” (IDR).SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 2 de 16
  3. 3. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteçãoIdeal: IDR = 0Real: IDR ≠ 0 (correntes naturais de fuga)Atuação: IDR = I∆n (corrente diferencial residual nominal de atuação) (Figura 6) FIGURA 6Tipos de disjuntores ou interruptores DR: • alta sensibilidade: < 30mA • baixa sensibilidade: > 30mAEle deve ser ligado de modo que todos os condutores do circuito, inclusive o neutro, passempelo interruptor. Isso permite a comparação entre as correntes de entrada e de saída e odesligamento da alimentação do circuito em caso de fuga de corrente.Aplicações • falha em aparelhos elétricos (eletrodomésticos); • falha na isolação de condutores; • circuitos de tomadas em geral; • campings, laboratórios, oficinas, áreas externas; • proteção contra riscos de incêndios de origem elétrica; • canteiros de obra.ObservaçãoO DR não desobriga o uso das proteções contra sobrecorrentes nem dispensa o aterramentodas massas.SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 3 de 16
  4. 4. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteçãoVeja exemplos de esquemas de ligação para interruptores de corrente de fuga nas ilustrações aseguir: (Figuras 7 e 8) FIGURA 7 FIGURA 8Há interruptores projetados para operar com correntes de fuga de 500mA, porém eles sóprotegem as instalações contra riscos de incêndio, não oferecendo segurança contra riscospessoais.Para o dimensionamento do DR, a NBR 5410/04 diz o seguinte:5.1.2.5 Proteção complementar por dispositivo de proteção a corrente diferencial-residual(dispositivo DR)5.1.2.5.1 Qualquer que seja o esquema de aterramento, devem ser objetos de proteçãocomplementar contra contatos diretos por dispositivos a corrente diferencial-residual(dispositivos DR) de alta sensibilidade, isto é, com corrente diferencial-residual nominal I ∆nigual ou inferior a 30 mA:a) os circuitos que sirvam a pontos situados em locais contendo banheira ou chuveiro;b) os circuitos que alimentem tomadas de corrente situadas em áreas externas à edificação;c) os circuitos de tomadas de corrente situadas em áreas internas que possam vir a alimentarequipamentos no exterior;d) os circuitos de tomadas de corrente de cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas deserviço, garagens e, no geral, a todo local interno molhado em uso normal ou sujeito a lavagens.NOTAS1 Excluem-se, na alínea a), os circuitos que alimentem aparelhos de iluminação posicionados auma altura igual ou superior a 2,50 m.2 Podem ser excluídas, na alínea d), as tomadas de corrente claramente destinadas a alimentarrefrigeradores e congeladores e que não fiquem diretamente acessíveis.3 A proteção dos circuitos pode ser realizada individualmente ou por grupos de circuitos.SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 4 de 16
  5. 5. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteçãoFusíveisOs fusíveis são dispositivos de proteção destinados a interromper circuitos pelos quais estejacirculando uma corrente de curto-circuito ou sobrecarga de longa duração.Há vários modelos de fusíveis, de diversos fabricantes. Os mais usuais são os do tipo cartucho,faca, diazed e NH. (Figura 9) FIGURA 9Os fusíveis são formados por um corpo de material isolante, normalmente fibra prensada ouporcelana no qual está inserido um fio fusível de chumbo, cobre ou prata, que uma vez fundido porsobrecarga ou curto-circuito, interrompe a corrente do circuito.O corpo de material isolante serve de proteção contra acidentes pessoais (choques).Os fusíveis são construídos para várias intensidades de correntes e tensão máxima de serviçoaté 600 V.O fio fusível existente no interior do fusível, chamado de elo fusível, ou lâmina fusível, é ocondutor que se funde dentro do fusível e interrompe a corrente do circuito quando hásobrecarga de longa duração ou curto-circuito. (Figura 10) FIGURA 10SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 5 de 16
  6. 6. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteçãoQuando ocorrer a queima do elo fusível, o dispositivo deverá se substituído por outro demesma característica.Fusíveis de efeito rápidoOs fusíveis de efeito rápido são empregados em circuitos em que não há variação considerávelde corrente entre a fase de partida e a de regime normal de funcionamentoEsses fusíveis são ideais para a proteção de circuitos com semicondutores (diodos e tiristores).Fusíveis de efeito retardadoOs fusíveis de efeito retardado são apropriados para uso em circuitos cuja corrente de partidaatinge valores muitas vezes superiores ao valor da corrente nominal e em circuitos que estejamsujeitos a sobrecargas de curta duração.Como exemplo desses circuitos podemos citar motores elétricos, as cargas indutivas e as cargascapacitivas em geral.Os fusíveis de efeito retardado mais comumente usados são os NH e DIAZED. (Figura 11) FIGURA 11Fusíveis NHOs fusíveis NH suportam elevações de tensão durante um certo tempo sem que ocorra fusão.Eles são empregados em circuitos sujeitos a picos de corrente e onde existam cargas indutivas ecapacitivas.SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 6 de 16
  7. 7. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteçãoSua construção permite valores padronizados de corrente que variam de 6 a 1000 A. Suacapacidade de ruptura é sempre superior a 70 kA com uma tensão máxima de 500 V.ConstruçãoOs fusíveis NH são constituídos por duas partes: base e fusível.A base é fabricada de material isolante como a esteatita, o plástico ou o termofixo.Nela são fixados os contatos em forma de garras às quais estão acopladas molas que aumentama pressão de contato. (Figura 12) FIGURA 12O fusível possui corpo de porcelana de seção retangular. Dentro desse corpo, estão o elofusível e o elo indicador de queima, imersos em areia especial.Nas duas extremidades do corpo de porcelana existem duas facas de metal que se encaixamperfeitamente nas garras da base. (Figura 13) FIGURA 13SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 7 de 16
  8. 8. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteçãoO elo fusível é feito de cobre em forma de lâminas vazadas em determinados pontos parareduzir a seção condutora. O elo fusível pode ainda ser fabricado em prata.Fusíveis DIAZEDOs fusíveis DIAZED podem ser de ação rápida ou retardada.Os de ação rápida são usados em circuitos resistivos, ou seja, sem picos de corrente.Os de ação retardada são usados em circuitos com motores e capacitores, sujeitos a picos decorrente.Esses fusíveis são construídos para valores de, no máximo, 200 A. A capacidade de ruptura é de70 kA com uma tensão de 500 V.ConstruçãoO fusível DIAZED (ou D) é composto por: base (aberta ou protegida), tampa, fusível, parafusode ajuste e anel.A base é feita de porcelana dentro da qual está um elemento metálico roscado internamente eligado externamente a um dos bornes. O outro borne está isolado do primeiro e ligado aoparafuso de ajuste, como mostra afigura a seguir. (Figura 14) FIGURA 14SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 8 de 16
  9. 9. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteçãoA tampa, geralmente de porcelana, fixa o fusível à base e não é inutilizada com a queima dofusível. Ela permite inspeção visual do indicador do fusível e sua substituição mesmo sob tensão.(Figura 15) FIGURA 15O parafuso de ajuste tem a função de impedir o uso de fusíveis de capacidade superior àdesejada para o circuito. A montagem do parafuso é feita por meio de uma chave especial.(Figura 16) FIGURA 16O anel é um elemento de porcelana com rosca interna, cuja função é proteger a rosca metálicada base aberta, pois evita a possibilidade de contatos acidentais na troca do fusível. (Figura 17) FIGURA 17SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 9 de 16
  10. 10. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteçãoO fusível é um dispositivo de porcelana em cujas extremidades é fixado um fio de cobre puroou recoberto por uma camada de zinco. Ele fica imerso em areia especial cuja função é extinguiro arco voltaico e evitar o perigo de explosão quando da queima do fusível. (Figura 18) FIGURA 18O fusível possui um indicador, visível através da tampa, cuja corrente nominal é identificada pormeio de cores e que se desprende em caso de queima.Veja na tabela a seguir algumas cores e suas correntes nominais correspondentes: Intensidade de Intensidade de Cor Cor corrente (A) corrente (A) Rosa 2 Azul 20 Marrom 4 Amarelo 25 Verde 6 Preto 35 Vermelho 10 Branco 50 Cinza 16 Laranja 63O elo indicador de queima é constituído de um fio muito fino ligado em paralelo com o elofusível. Em caso de queima do elo fusível, o indicador de queima também se funde e provoca odesprendimento da espoleta.Características dos fusíveis NH e DIAZED:As principais características dos fusíveis DIAZED e NH são:SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 10 de 16
  11. 11. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteção • Corrente nominal: corrente máxima que o fusível suporta continuamente sem interromper o funcionamento do circuito. Esse valor é marcado no corpo de porcelana do fusível. • Corrente de curto-circuito: corrente máxima que deve circular no circuito e que deve ser interrompida instantaneamente. • Capacidade de ruptura (kA): valor de corrente que o fusível é capaz de interromper com segurança. Não depende da tensão nominal da instalação. • Tensão nominal: tensão para a qual o fusível foi construído. Os fusíveis normais para baixa tensão são indicados para tensões de serviço de até 500 V em CA e 600 V em CC. • Resistência elétrica (ou resistência ôhmica): grandeza elétrica que depende do material e da pressão exercida. A resistência de contato entre a base e o fusível é a responsável por eventuais aquecimentos que podem provocar a queima do fusível. • Curva de relação tempo de fusão x corrente: curvas que indicam o tempo que o fusível leva para desligar o circuito. Elas são variáveis de acordo com o tempo, a corrente e o tipo de fusível, e são fornecidas pelo fabricante. Dentro dessas curvas, quanto maior for a corrente circulante, menor será o tempo em que o fusível terá que desligar.Veja curva típica a seguir: (Figura 19) FIGURA 19SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 11 de 16
  12. 12. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteçãoInstalaçãoOs fusíveis DIAZED e NH devem ser colocados no ponto inicial do circuito a ser protegido.Os locais devem ser arejados para que a temperatura se conserve igual à do ambiente. Esseslocais devem ser de fácil acesso para facilitar a inspeção e a manutenção.A instalação deve ser feita de tal modo que permita seu manejo sem perigo de choque para ooperador.Dimensionamento do fusívelA escolha do fusível é feita considerando-se a corrente nominal da rede, a malha ou circuito quese pretende proteger. Os circuitos elétricos devem ser dimensionados para uma determinadacarga nominal dada pela carga que se pretende ligar.A escolha do fusível deve ser feita de modo que qualquer anormalidade elétrica no circuito fiquerestrita ao setor onde ela ocorrer, sem afetar os outros.Para se dimensionar um fusível, é necessário levar em consideração as seguintes grandezaselétricas: • corrente nominal do circuito ou ramal; • corrente de curto-circuito; • tensão nominal.DisjuntoresDisjuntores são dispositivos de manobra e proteção com capacidade de ligação e interrupção decorrente quando surgem no circuito condições anormais de trabalho, como curto-circuito ousobrecarga. (Figura 20) FIGURA 20SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 12 de 16
  13. 13. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteçãoO disjuntor é composto das seguintes partes: • caixa moldada feita de material isolante na qual são montados os componentes; • alavanca liga-desliga por meio da qual se liga ou desliga manualmente o disjuntor; • extintor de arco ou câmara de extinção, que secciona e extingue o arco que se forma entre os contatos quando acontece sobrecarga ou curto-circuito; • mecanismo de disparo que desliga automaticamente o disjuntor em caso de anormalidade no circuito; • relê bimetálico que aciona o mecanismo de disparo quando há sobrecarga de longa duração; • relê eletromagnético que aciona o mecanismo de disparo quando há um curto-circuito. (Figura 21) FIGURA 21O disjuntor inserido no circuito funciona como um interruptor. Como o relê bimetálico e orelê eletromagnético são ligados em série dentro do disjuntor, ao ser acionada a alavanca liga-desliga, fecha-se o circuito que é travado pelo mecanismo de disparo e a corrente circula pelosdois relês. (Figura 22) FIGURA 22SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 13 de 16
  14. 14. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteçãoHavendo uma sobrecarga de longa duração no circuito, o relê bimetálico atua sobre omecanismo de disparo abrindo o circuito. Da mesma forma, se houver um curto-circuito, o relêeletromagnético é que atua sobre o mecanismo de disparo abrindo o circuito instantaneamente.Quando ocorrer o desarme do disjuntor, basta acionar a alavanca de acionamento para que odispositivo volte a operar, não sendo necessária sua substituição como ocorre com os fusíveis.Quanto às características elétricas, os disjuntores podem ser unipolar, bipolar e tripolar;normalmente para correntes de 2 A, 4 A, 6 A, 10 A, 13 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A, 50 A,63 A, 70 A, 80 A e outras. (Figura 23) FIGURA 23Eles possuem disparo livre, ou seja, se a alavanca for acionada para a posição ligada e houver umcurto-circuito ou uma sobrecarga, o disjuntor desarma.ObservaçãoO disjuntor deve ser colocado em série com o circuito que irá proteger.O tempo de disparo da proteção térmica (ou contra sobrecarga) torna-se mais curto quando odisjuntor trabalha em temperatura ambiente elevada. Isso ocorre normalmente dentro doquadro de distribuição. Por isso, é necessário dimensionar a corrente nominal do disjuntor, deacordo com as especificações do fabricante, e considerando também essa situação.SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 14 de 16
  15. 15. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteçãoCaracterísticas Técnicas • Corrente nominal (In): valor eficaz da corrente de regime contínuo que o disjuntor deve conduzir indefinidamente, sem elevação de temperatura acima dos valores especificados. • Corrente convencional de não atuação (Ina): valor especificado de corrente que pode ser suportado pelo disjuntor durante um tempo especificado (tempo convencional). • Temperatura de calibração: temperatura na qual o disparador térmico é calibrado. Normalmente são utilizadas as temperaturas de 20, 30 ou 40ºC. (Figura 24) FIGURA 24 • • Tensão nominal (Un): valor eficaz da tensão pelo qual o disjuntor é designado e no qual são referidos outros valores nominais. Esse valor deve ser igual ou superior ao valor máximo da tensão do circuito no qual o disjuntor será instalado. • Capacidade de interrupção (Icn): valor máximo que o disjuntor deve interromper sob determinadas tensões e condições de emprego. Esse valor deverá ser igual ou superior à corrente presumida de curto-circuito no ponto de instalação do disjuntor. • Curvas de disparo: as curvas de disparo B, C e D correspondem à característica de atuação do disparador magnético, enquanto que a do disparador térmico permanece a mesma. (Figura 25) B: 3 a 5 x In C: 5 a 10 x In Existem ainda as curvas Z, K, MA. C: 10 a 14 x In FIGURA 25SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 15 de 16
  16. 16. Curso de Eletricidade Predial Unidade 3 | Texto complementar II: Dispositivos de proteçãoRelês térmicosEsse componente é também denominado de relê bimetálico. Sua função básica é protegermotores ou outros equipamentos contra aquecimento demasiado produzido por sobrecarga.Protege também os motores trifásicos em caso de funcionamento bifásico, ou seja, se faltar umafase por um motivo qualquer, o motor continuará funcionando, mas ocorrerá uma elevação dacorrente das outras duas fases. Essa elevação da corrente provocará um aquecimento do relê,interrompendo o circuito.O relê térmico é constituído basicamente de um bimetal, contato fixo, contato móvel eelemento de arraste conforme ilustração a seguir. (Figura 26) FIGURA 26O bimetal é formado pela união de dois metais com coeficientes de dilatação diferentes.Quando esse bimetal é aquecido, pela elevação da corrente, curva-se acionando o contatofechado, abrindo-o.Os dispositivos de proteção são representados pelos símbolos gráficos apresentados na tabela aseguir conforme determina a norma NBR 5444.ObservaçãoAntes de substituir ou rearmar qualquer dispositivo de proteção, deve-se sanar as causas queprovocaram a interrupção do funcionamento do circuito elétrico.SENAI/SP | Unidade 3 - Dimensionamento de instalações elétricas prediais (2) Página 16 de 16

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