DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM BAIXA TENSÃO ENG.ME.RAFAEL VIEIRA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM BAIXA TENSÃO PROTEÇÃO DA INSTALAÇÃO ELÉTRICA • A NBR 5410/2008, em seu tópico de número 4, mostram os princípios fundamentais que orientam a proteção da instalação elétrica e contra choques elétricos; • O tópico começa com alguns conceitos sobre a proteção contra choques, sobrecorrentes e sobretensões; PROTEÇÃO DA INSTALAÇÃO ELÉTRICA • No tópico 4.1.1, a norma define a proteção contra choques elétricos: “As pessoas e os animais devem ser protegidos contra choque elétricos, seja o risco associado a contato acidental com parte viva perigosa, seja a falhas que possam colocar uma massa acidentalmente sobre tensão” PROTEÇÃO DA INSTALAÇÃO ELÉTRICA • Ao proteção das instalações também devem ser realizadas contra efeitos térmicos no seu tópico 4.1.2: “A instalação elétrica deve ser concebida e construída de maneira a excluir qualquer risco de incêndio de materiais inflamáveis, devido a temperaturas elevadas ou arcos elétricos. Além disso, em serviço normal, não deve haver riscos de queimaduras para as pessoas e os animais.” PROTEÇÃO DA INSTALAÇÃO ELÉTRICA • A NBR 5410/2008, ainda prevê a proteção contra sobrecorrentes e sobretensões com os tópicos 4.1.3 e 4.1.5: • Então, em 4.1.3: “As pessoas, os animais e os bens devem ser protegidos contra os efeitos negativos de temperaturas ou solicitações eletromecânicas excessivas de sobrecorrentes a que os condutores vivos possam ser submetidos” PROTEÇÃO DA INSTALAÇÃO ELÉTRICA • Já para o tópico 4.1.5 que trata da proteção contra sobretensões: “As pessoas, animais e os bens devem ser protegidos contra as consequências prejudiciais de ocorrências que possam resultar em sobretensões, como faltas em partes vivas de circuitos sob diferentes tensões, fenômenos atmosféricos e manobras” DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO ELÉTRICA • Os dispositivos de proteção elétrica, são os dispositivos responsáveis pelo seccionamento dos circuitos ou equipamentos em caso de sobretensões e sobrecorrentes: • Estes dispositivos são: – Fusíveis; – Disjuntores; – Interruptores e Disjuntores Diferenciais Residuais (IDR ou DDR) – Dispositivos de Proteção Contra Surtos (DPS); DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO ELÉTRICA • Dentre os dispositivos mais comuns para a proteção contra sobrecorrentes, destacam-se a utilização de Fusíveis e Disjuntores; • Estes dispositivos devem responder, rapidamente, a situações de sobrecargas e também de curtoscircuitos na instalação; • A proteção é realizada com o seccionamento dos circuitos elétrico, por meio de resposta térmica ou eletromagnética; FUSÍVEIS • De acordo com Cotrim (2009), os fusíveis constituem a proteção mais tradicional dos circuito e sistemas elétricos; • A sua operação é realizada de acordo com a fusão do elemento ou elo fusível devido a alta temperatura durante a excessiva passagem de corrente elétrica; • O elo fusível é um condutor de pequena seção transversal, que por ter alta resistência, tem aquecimento maior que outros condutores da instalação devido a passagem de corrente; FUSÍVEIS • Ainda segundo Cotrim (2009), o elo fusível pode ser constituído de materiais metálicos como, cobre, prata, estanho, chumbo ou liga. • O elemento fusível é colocado no interior, do chamado corpo fusível, constituído de porcelana e hermeticamente fechado; • Os fusíveis em geral contém material granulado extintor em seu interior, para extinção do arco elétrico durante a fusão do elemento fusível; • O materiais comumente utilizados são Areia ou Quartzo; FUSÍVEIS • Para Macintyre e Niskier (2014), os tipos de fusíveis mais encontrados são: – Fusíveis tipo Rolha; – Fusíveis tipo Cartucho; – Fusíveis Diazed ou Tipo “D”; Fonte: Site Blisther – Fusíveis NH; Fonte: Site Eletrodex Fonte: Site Fonte: Eletrotécnica Vera Cruz FUSÍVEIS • Os fusíveis tipo rolha devem atender as normas NBR 5113/1988, NBR 5157/1988, NBR 6523/1988 e a NBR 6280, e devem ser certificados de acordo com a portaria 101, de 16 de Julho de 2001, do INMETRO; • Já os fusíveis tipo cartucho devem atender as normas NBR 6254/1988, NBR 6996/1988 e considerar que este tipo de fusível é coberto pela norma IEC 60269-1, mas também devem ser certificados pelo INMETRO • Mas estes dois fusíveis não devem ser utilizados para a proteção de instalação elétricas em baixa tensão não sendo permitidas as suas utilizações desde a NBR 5410/1997 FUSÍVEIS • Fusíveis tipo Diazed ou Tipo “D” são fusíveis com tempo de interrupção mais curto que o valor de crista da corrente que não é alcançado; • São fusíveis utilizados na proteção de condutores elétricos e circuitos de comando em intervalo de corrente, geralmente de 2 a 100 A; • Fusíveis tipo NH têm alta capacidade de interrupção com faixa de corrente entre 6 a 1000 A; • Protegem a instalação contra curtos-circuitos e sobrecargas de curta duração, como em partidas de motores de indução; CARACTERÍSTICAS DE OPERAÇÃO DOS FUSÍVEIS • A corrente elétrica do circuito percorre o fusível de modo permanente sem que valor limite de temperatura seja ultrapassado; • Esta corrente é a corrente nominal do fusível; • Uma corrente com intensidade muito superior a nominal eleva a temperatura ao longo do comprimento do fusível; • Provocando assim a fusão do elemento fusível antes de que o calor gerado seja transmitido para as extremidades; CARACTERÍSTICAS DE OPERAÇÃO DOS FUSÍVEIS • A fusão do elo interrompe a passagem de corrente pelo circuito devido ao rompimento deste elo; • Porém, durante o rompimento do elo ocorre a presença de um arco elétrico momentâneo nas extremidades rompidas do elo; • O arco elétrico é cessado pelo elemento extintor, geralmente, utiliza-se areia, que penetra na região do arco retirando toda a energia calorífica provocada, extinguindo o arco elétrico seccionando o circuito; Fonte: Cotrim (2009) FAIXA DE INTERRUPÇÃO E CATEGORIA DE UTILIZAÇÃO DOS FUSÍVEIS • Os fusíveis são classificados de acordo com: – Faixa de Interrupção; – Categoria de Utilização; • São utilizadas letras minúsculas para a faixa e maiúsculas para a categoria de utilização; • A letra g classifica os fusíveis são capazes de interromper todas as correntes que causam a fusão do elo fusível, até a sua capacidade nominal de interrupção; • São fusíveis de atuação em toda faixa; FAIXA DE INTERRUPÇÃO E CATEGORIA DE UTILIZAÇÃO DOS FUSÍVEIS • A letra “a” classifica os fusíveis que são capazes de interromper todas as correntes compreendidas entre um valor prefixado e a capacidade de corrente de interrupção nominal; • Estes fusíveis são denominados fusíveis de atuação parcial; FAIXA DE INTERRUPÇÃO E CATEGORIA DE UTILIZAÇÃO DOS FUSÍVEIS • As letras maiúsculas representam a categoria de proteção destes fusíveis de acordo com o equipamento que se deseja proteger: – L – Adequado para proteção de cabos e linhas; – M – Adequado para a proteção de componentes eletromecânicos (motores); – R – Utilizado para proteção de dispositivos semicondutores; – B – Utilizado para a proteção de instalações em condições mais pesadas, como por exemplo, locais de mineração) FAIXA DE INTERRUPÇÃO E CATEGORIA DE UTILIZAÇÃO DOS FUSÍVEIS • Os fusíveis mais comuns em instalações em BT, segundo Cotrim (2009), são os fusíveis: gL, gG, gM e aM; • Fusíveis gL/gG são utilizados em aplicações mais gerais atuantes em condições de sobrecargas e curtocircuitos; • São caracterizados somente pela corrente nominal e considerados de ação retardada; FAIXA DE INTERRUPÇÃO E CATEGORIA DE UTILIZAÇÃO DOS FUSÍVEIS • Fusíveis aM são responsáveis pela proteção de circuitos de motores elétricos contra curtoscircuitos; • São caracterizados pela corrente nominal e também por um limite inferior da sua faixa de atuação K2IN, no qual K2 é um multiplicador maior que 1 (K2 >1); • Este tipo de fusível é considerado como de ação rápida; FAIXA DE INTERRUPÇÃO E CATEGORIA DE UTILIZAÇÃO DOS FUSÍVEIS • Já os fusíveis gM é um fusível responsável pela proteção também para motores elétricos, mas apresentam 2 valores de corrente; • O primeiro valor é o valor da sua corrente nominal IN; • E o segundo valor remete a sua característica tempocorrente relativo a um fusível do tipo G corrente essa denominada Ich e tem uma relação Ich > IN; FAIXA DE INTERRUPÇÃO E CATEGORIA DE UTILIZAÇÃO DOS FUSÍVEIS • A nomenclatura utilizada para definir os fusíveis gM é realizada pela indicação INMIch; • Um exemplo seria 16M32 A, que informa que o fusível tem corrente nominal de 16 A com a característica tempo-corrente de um fusível de 32 A do tipo gG; CARACTERÍSTICA TEMPOCORRENTE DOS FUSÍVEIS • Os dispositivos de proteção contra sobrecorrentes apresentam sua característica tempo-corrente; • Esta característica apresenta a relação do tempo de atuação do fusível com relação a uma corrente de sobrecarga associada; • É representada por duas curvas denominadas: – Curva de Tempo Mínimo de Fusão-Corrente; – Curva de Tempo Máximo de Interrupção-Corrente; CARACTERÍSTICA TEMPOCORRENTE DOS FUSÍVEIS • A zona compreendida entre as curvas é chamada de Zona Tempo Corrente; • Estas curvas são importantes na definição de duas correntes: – Corrente Convencional de Não-Fusão; – Corrente Convencional de Fusão Fonte: Cotrim (2009) CARACTERÍSTICA TEMPOCORRENTE DOS FUSÍVEIS • A Corrente Convencional de Não-Fusão é a corrente mínima que o fusível suporta sem que ocorra a fusão do elo fusível para um determinado tempo; • Já a corrente Convencional de Fusão é a corrente máxima suportável do fusível de modo a provocar a sua atuação Fonte: Cotrim (2009) CARACTERÍSTICA TEMPOCORRENTE DOS FUSÍVEIS • A zona intermediária entre as curva é a Zona Tempo-Corrente; • Ela representa a iminência do fusível em iniciar a sua fusão, mas pode ou não ocorrer o rompimento do fusível; • Em fusíveis aM, corrente intermediárias na zona tempo-corrente pode provocar o rompimento do fusível desde que o tempo de atuação desta corrente seja maior que o tempo indicado na curva mínima de fusão-corrente; CARACTERÍSTICA TEMPOCORRENTE DOS FUSÍVEIS • Quando o tempo de atuação da corrente for maior ou dentro da zona tempo-corrente, pode-se atingir o limite térmico do dispositivo de proteção; • Atingindo este limite térmico ou de suportabilidade térmica do fusível, este pode se deteriorar, até mesmo com valores de correntes inferiores a de nãofusão do fusível; Fonte: Cotrim (2009) Fonte: Cotrim (2009) DISJUNTORES • • O disjuntor é um dispositivo de manobra mecânico e de proteção capaz de conduzir e interromper correntes elétricas em condições normais do circuito; Podem ser capazes também de conduzir por um determinado tempo condições anormais específicas do circuito; DISJUNTORES • Desse modo os disjuntores, segundo Cotrim (2009), os disjuntores apresentam três funções básicas: Promovem a proteção elétrica de um circuito por meio da detecção de sobrecorrentes; – Permitem comandar por meio de abertura e fechamento voluntário, sob carga, circuito e equipamentos de utilização; – Promovem o seccionamento de um circuito na medida que, ao abrir o circuito, asseguram o seu adequado isolamento; – DISJUNTORES • • • Os disjuntores disparadores; são dotados de dispositivos Os disparadores são sistemas eletromecânicos capazes de interromper ocorrência de sobrecorrentes; Estes disparadores são classificados de acordo com o tipo de sobrecorrente que está presente na instalação; DISJUNTORES • De acordo com as sobrecorrentes os disparadores podem ser: Térmicos: Acionados em situações de sobrecarga com sobrecorrentes pequenas e moderadas; – Magnético: Acionados na ocorrência de grande nível de sobrecorrente como em curtos-circuitos; – • Os disjuntores de baixa tensão mais comuns são os disjuntores eletromagnéticos; OPERAÇÃO DO DISPARADOR ELETROMAGNÉTICO • • O sistema eletromagnético de um disjuntor é dotado de um núcleo ferromagnético, uma bobina uma parte móvel chamada de armadura; A armadura é tensionada, mecanicamente, por meio de uma mola; OPERAÇÃO DO DISPARADOR ELETROMAGNÉTICO Fonte: Cotrim (2009) OPERAÇÃO DO DISPARADOR ELETROMAGNÉTICO • • • A inércia provocada pela mola é vencida somente quando a corrente circulante pela bobina for maior que a corrente de operação do sistema; Desse modo, a força magnética provocada pela bobina é suficiente para atrair a armadura móvel provocando a abertura dos contatos do disjuntor; A corrente elétrica de operação pode ser fixa o variável em uma faixa de corrente predefinida; OPERAÇÃO DO DISPARADOR ELETROMAGNÉTICO • • • Os disparadores podem ser instantâneos ou temporizados; O disparador instantâneo provoca disparo direto e instantâneo do disjuntor; Nesse tipo de disparador o entreferro é encurtado para que a atração com a armadura seja maior vencendo facilmente a inercia da mola; OPERAÇÃO DO DISPARADOR ELETROMAGNÉTICO • • O disparador temporizado ocorre quando a atuação do disjuntor não promove a ação instantânea permitir um retardo na abertura dos contatos; Dependendo do dispositivo o tempo de atuação retardada é reduzida com o aumento da corrente elétrica aplicando uma massa adicional na armadura; OPERAÇÃO DO DISPARADOR TÉRMICO • • Os disparadores térmicos se baseiam no principio das lâminas bimetálicas ou pares termoelétricos; Duas lâminas de metais diferentes e, consequentemente, com coeficientes de dilatação distintos, são soldadas, sob pressão ou por processo eletrolítico; OPERAÇÃO DO DISPARADOR TÉRMICO • • A abertura do disjuntor ocorre devido a dilatação da lâmina curvando o conjunto bimetálico; Quando a corrente que circula pelo sistema for maior que a corrente de ajuste o aquecimento provocado é suficiente para a abertura do circuito; OPERAÇÃO DO DISPARADOR TÉRMICO Fonte: Cotrim (2009) REGULAMENTOS E NORMAS TÉCNICAS DE DISJUNTORES • As normas técnicas aplicáveis ao uso de disjuntores de baixa tensão são: – Regulamentos Técnicos de Qualidade – RTQ – Portaria INMETRO 243/2006; – NBR NM 60898 – Disjuntores para Proteção de Sobrecorrentes para instalações elétricas e simulares; – NBR IEC 60947-2 – Dispositivos de manobra de baixa tensão – Parte 2: Disjuntores; CARACTERÍSTICAS NOMINAIS DOS DISJUNTORES • • Destacam-se os valores nominais de caracterização dos disjuntores: – Tensão Nominal; – Corrente Nominal; As correntes do disparador magnético ou térmico podem ser, em muitos caso, ajustáveis e nestes casos o disjuntor opera em condição diferente da corrente nominal; CARACTERÍSTICAS NOMINAIS DOS DISJUNTORES • Segundo Cotrim (2009), em todos os casos os fabricantes deverão indicar a influencia de variações de temperatura na corrente nominal e de operação; • Os disjuntores ainda apresentam as correntes convencionais de atuação e não atuação; • Estas correntes variam de 1,05 a 1,35 vezes a corrente nominal seguindo as diretrizes de acordo com as normas regulamentadoras para os disjuntores; CARACTERÍSTICAS NOMINAIS DOS DISJUNTORES Fonte: Cotrim (2009) Fonte: Cotrim (2009) CARACTERÍSTICAS NOMINAIS DOS DISJUNTORES • Outras características: – – Frequência Nominal; Capacidade de Interrupção: Maior valor de corrente de curto-circuito que o disjuntor pode interromper; • Esta capacidade, de acordo com Cotrim (2009), pode variar de 1,5kA a 200 kA dependendo do modelo de cada fabricante; CARACTERÍSTICAS NOMINAIS DOS DISJUNTORES • • Em caso específico da NBR NM 60898 são definidas faixas de atuação instantânea em casos de curtos-circuitos; As faixas são classificadas em: – Faixa B: Atuação de disparador instantâneo (magnético) varia entre 3xIn a 5xIn, para circuitos de baixas correntes de curto-circuito presumida e linha longas e de pequena seção transversal; CARACTERÍSTICAS NOMINAIS DOS DISJUNTORES • As faixas são classificadas em: – Faixa C: Atuação de disparador instantâneo (magnético) varia entre 5xIn a 10xIn, para circuitos em geral e devem ser evitados em casos de correntes de partidas altas e transitórias; – Faixa D: Atuação de disparador instantâneo (magnético) varia entre 10xIn a 20xIn, aplicados em circuitos com correntes de partidas e transitórias altas; CARACTERÍSTICAS NOMINAIS DOS DISJUNTORES Fonte: Cotrim (2009) PROTEÇÃO CONTRA SOBRECORRENTES • As sobrecorrentes podem ser classificadas em: – – Correntes de Sobrecargas; • Permanentes; • Transitórias; Correntes de Curto-Circuito; PROTEÇÃO CONTRA SOBRECARGAS • Para o tópico 5.3.4.1 da NBR 5410, para que a proteção dos condutores contra sobrecargas fique assegurada as características de atuação do dispositivo destinado a provê-la devem ser tais que: πΌπ΅ ≤ πΌπ ≤ πΌπ πΌ2 ≤ 1,45πΌπ (1) (2) PROTEÇÃO CONTRA SOBRECARGAS • • • Em que nas equações IB é a corrente de projeto do circuito, In a corrente nominal do disjuntor e IZ a capacidade de condução de corrente do condutor; A condição da equação (2), o valor de I2 é a corrente convencional de atuação para disjuntores ou de fusão para o fusível; Ainda par I2 é a condição de atuação do dispositivo com segurança dentro do tempo de atuação tc; PROTEÇÃO CONTRA SOBRECARGAS • Segundo Cotrim (2009), a corrente convencional de atuação do dispositivo pode ser expresso em termos de corrente nominal; πΌ2 ≤ πΌπΌπ ≤ 1,45πΌπ§ (3) PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • • Para a determinação do dispositivos de proteção contra curtos-circuitos é importante o entendimento da Integral de Joule; Segundo Cotrim (2009), a integral de Joule é de fundamental importância para estudo de fenômenos relacionados a pulsos não senoidais e de curta duração, como criados por dispositivos de seccionamento e de proteção contra sobrecorrentes; PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • • • Ainda de acordo com o autor, essa grandeza é uma ferramenta de grande utilidade no trabalho com problemas térmicos resultantes da circulação de correntes de alto valor e de curta duração; A ferramenta analisa o comportamento térmico nos condutores e a atuação dos dispositivos de proteção; Quando as sobrecorrentes assumem valores elevados a temperatura pode alcançar temperatura da ordem de centenas de graus por tempos muito pequenos; PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • • Desse modo, para Cotrim (2009) a grandeza corrente não deve ser avaliada separadamente do tempo; Sendo necessário considerar em conjunto o produto integral: π‘ ΰΆ± π 2 ππ‘ = πΌ2 π‘ 0 (4) PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • A análise da integral de Joule, para a proteção contra curtos-circuitos, deve ser analisada para: – O condutor; – O dispositivo de proteção; PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • • • Para os condutores isolados, unipolares e multipolares, as faltas ou curtos-circuitos são causados por problemas termomecânicos; São solicitações mecânicas submetidas aos cabos devido a temperatura superior a temperatura ambiente; Atingindo a vida útil das isolação dos condutores; PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • • Assim, para determinado cabo com determinada isolação, em cada sobrecorrente associada a elevada temperatura, existe um tempo admissível que o cabo pode suportar; Nesse caso, cada sobrecorrente é correspondida por quantidade de energia específica que o cabo permite transportar; PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • A quantidade de energia específica que pode ser transportado por um condutor pode ser expresso por: π‘ ΰΆ± π 2 ππ‘ = πΌ 2 π‘ = πΎ 2 π 2 0 • (5) Em que K é uma constante que depende da isolação do condutor e S é a seção do condutor em (mm²) PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • A curva da integral de Joule de um cabo típico: Fonte: Cotrim (2009) PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • • • A reta vertical pontilhada, para Cotrim (2009) representa o valor de Iz fazendo que o condutor atinja sua temperatura máxima de serviço correspondendo a I²t tendendo a infinito; Já a reta horizontal corresponde a valores de corrente para que o aquecimento seja adiabático sem troca de calor do condutor com a isolação; A região intermediária é obtida pelo critério de estudo da vida útil do cabo para cada sobrecorrente; PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • Os valores para K relativos a cada isolação e material condutor são: Fonte: Cotrim (2009) PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • • Para os disjuntores termomagnéticos a relação I²t representa o valor máximo de energia ou da integral de Joule que o dispositivo permite, em função da corrente circulante; A curva da integral de Joule para os disjuntores apresenta quatro regiões de operação; PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS Fonte: Cotrim (2009) • Região I: O valor da corrente é menor que In sem existência de limitação ou atuação; • Região II: In < I ≤ Im em que Im o limiar da atuação magnética e a região representa a atuação do disparador térmico com tempos mais longos; PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS Fonte: Cotrim (2009) • Região III: Im < I ≤ Icn, representa a região de disparo magnético de curta duração para curtoscircuitos e Icn representa a capacidade de interrupção nominal do disjuntor; • Região IV: I > Icn o disjuntor não deve ser aplicado; PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • • Para os fusíveis o comportamento da Integral de Joule é diferente dos disjuntores por apresentar somente disparo térmico; Os fusíveis apresentam três curvas de Integral de Joule, mas a mais importante em termos de dimensionamento é a Integral de Joule de Interrupção; PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • A curva I²t de interrupção é o valor da integral de Joule máximo que o fusível permite em função da corrente eficaz circulante: Fonte: Cotrim (2009) PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • A NBR 5410 impõe duas condições para proteção contra curtos circuitos: – A corrente de curto-circuito presumida em um ponto da instalação seja menor ou igual que a corrente nominal de interrupção do dispositivo: πΌπ ≤ πΌππ (6) PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • A NBR 5410 impõe duas condições para proteção contra curtos circuitos: – Que o tempo de interrupção da corrente de curtocircuito seja inferior ao tempo necessário para o condutor alcançar a temperatura de curto-circuito; – Ou seja, a integral de Joule do dispositivo deve ser menor que a do condutor: π‘ ΰΆ± ππ2 ππ‘ = πΌπ2 π‘ ≤ πΎ 2 π 2 0 (7) PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • A corrente de curto-circuito presumida em um ponto da instalação pode ser calculada de forma simplificada, para rede 220/380V por: πΌπ = • 22 484 100 π₯ cos ππ0 π₯ π 5π 2 + 2 2 + πΌπ0 π₯ π π πΌπ0 (8) Em que Ik0 é a corrente de curto-circuito presumida a montante, Οk0 o fator de potência de curto-circuito, l o comprimento do circuito e S a seção do condutor; PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS Fonte: Creder (2011) PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • • De acordo com o tópico 6.3.4.3.2 da NBR 5410, para curtos-circuitos até 5 segundos os disjuntores devem atender: πΌπ ≤ πΌππππ (9) Em que Ia é a corrente de atuação do dispositivo pela intersecção das curvas do condutor e do disjuntor e Ikmin a corrente de curto-circuito presumida mínima do circuito Fonte: NBR 5410 C é a curva de suportabilidade térmica do condutor e D1 curva de atuação superior do disjuntor PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • • De acordo com o tópico 6.3.4.3. da NBR 5410, para curtos-circuitos até 5 segundos os disjuntores devem atender: πΌπ ≤ πΌπ (10) Em que Ib é a corrente de atuação do dispositivo pela intersecção das curvas do I²t condutor e do disjuntor e Ik a corrente de curtocircuito presumida máxima do circuito; Fonte: NBR 5410 C’ é a curva I²t admissível do condutor e D2 curva característica I²t do disjuntor PROTEÇÃO CONTRA CURT0SCIRCUITOS • • De acordo com o tópico 6.3.4.3.1 da NBR 5410, para curtos-circuitos até 5 segundos os fusíveis devem atender: πΌπ ≤ πΌππππ (11) Em que Ia é a corrente de atuação do dispositivo pela intersecção das curvas do condutor e do fusível e Ikmin a corrente de curto-circuito presumida mínima do circuito Fonte: NBR 5410 C é a curva de suportabilidade térmica do condutor e F curva de fusão do fusível (limite superior) SELETIVIDADE ENTRE DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO • • Segundo Cotrim (2009), quando dois ou mais dispositivos forem instalados em série, suas características de atuação contra sobrecorrentes só atue o dispositivo que protege o circuito; Porém, a redundância na proteção é sempre importante na proteção dos circuitos elétricos de baixa tensão; SELETIVIDADE ENTRE FUSÍVEIS • • • Para Cotrim(2009), dois fusíveis colocados em série são seletivos quando suas curvas tempo-corrente não se interceptam; E mantém entre si o intervalo de tempo de atuação adequado; Segundo o autor para garantir a seletividade para fusíveis gG: πΌππ’π íπ£ππ π ππππ‘πππ‘π = 1,6 π₯πΌππ’π íπ£ππ π ππ’π πππ‘π (12) SELETIVIDADE ENTRE DISJUNTORES • • Assim como para os fusíveis, a seletividade entre disjuntores é garantida se o disjuntor que protege o circuito atue na região que ocorreu a sobrecorrente; A condição básica de seletividade é que a curva tempo corrente do disjuntor a montante seja mais alta que o disjuntor a jusante e não se interceptem; SELETIVIDADE ENTRE DISJUNTORES • Para os disjuntores termomagnéticos na região de atuação térmica: πΌπππ ππ’ππ‘ππ π ππππ‘πππ‘ = 2,5 π₯πΌπππ ππ’ππ‘ππ π ππ’π πππ‘π Fonte: Cotrim (2009) (13) DISPOSITIVOS A CORRENTE DIFERENCIAL RESIDUAL • • Os Dispositivos a Corrente Diferencial Residual ou DR são importante na proteção de animais e pessoa contra choques elétricos; Segundo Cotrim (2009), são os únicos dispositivos de proteção contra choques diretos e, em grande parte dos casos contra choques indiretos; DISPOSITIVOS A CORRENTE DIFERENCIAL RESIDUAL • Os dispositivos DR detectam a soma fasorial de corretes que percorrem os condutores em um determinado ponto do circuito; • Em certos casos uma corrente residual Idr provoca a interrupção do circuito caso este valor seja maior que a Corrente diferencial-residual nominal de atuação (Δidr); DISPOSITIVOS A CORRENTE DIFERENCIAL RESIDUAL • As principais funções do DR são: Detecção; – Avaliação; – Interrupção; – • Um circuito magnético é responsável por detectar a corrente diferencial residual e este devem envolver todos os condutores do circuito em questão; DISPOSITIVOS A CORRENTE DIFERENCIAL RESIDUAL Fonte: Cotrim (2009) DISPOSITIVOS A CORRENTE DIFERENCIAL RESIDUAL • Os dispositivos DR podem ser classificados quanto a sua sensibilidade: – Alta Sensibilidade – ΔIn < 30 mA; – Baixa Sensibilidade - ΔIn > 30 mA; DISPOSITIVOS A CORRENTE DIFERENCIAL RESIDUAL • No que diz respeito às funções dos DR’s podem ser: – Interruptores DR; – Disjuntores DR; CARACTERÍSTICAS DE OPERAÇÃO DO DR • Segundo Cotrim (2009), a IEC 60755, os dispositivos DR são caracterizados por: – Corrente Nominal; – Tensão Nominal; – Frequência Nominal; – Corrente Diferencial-Residual Nominal de Atuação; – Capacidade de Interrupção Nominal CARACTERÍSTICAS DE OPERAÇÃO DO DR • Os DRs são capazes de extinguir corrente alternadas ou contínuas e divididos em algumas categorias (Cotrim (2009)): Tipo AC: Sensíveis a correntes alternadas senoidais; – Tipo A: Sensível a correntes alternadas senoidais e contínuas pulsantes; – Tipo B: Sensíveis a correntes alternadas senoidais, correntes contínuas pulsantes e correntes contínuas puras; – PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS DIRETOS • • • Para Cotrim (2009), a maior parte dos acidentes de origem elétrica é devida a contatos diretos; Por mais bem que sejam executadas as instalações sempre é indicada a proteção adicional contra contatos diretos por DR’s de alta sensibilidade; Assim como disjuntores e fusíveis, os DR’s têm suas curvas tempo-corrente; PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS DIRETOS Fonte: Cotrim (2009) PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS DIRETOS • • • • Para Cotrim (2009), a curva mostra que o DR oferece atuação entre 30 mA e 350 mA; Podendo não atuar em valores menores que 30 mA ou valores maiores 350 mA em tempo suficiente seguro; Para valores entre 10 mA e 30 mA a atuação ocorre na zona 3 e para correntes onde os efeitos são reversíveis; Para valores superiores os efeitos podem causam principalmente a fibrilação ventricular; PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS DIRETOS • A proteção adicional contra choques diretos é obrigatória pela NBR 5410 nos seguintes casos (Cotrim (2009)): Os circuitos que sirvam de utilização situados em locais contendo banheira e chuveiro; – Os circuitos que alimentem tomadas de corrente externas a edificação; – Circuitos utilizados em cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e dependências internas molhadas; – PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS DIRETOS • A proteção adicional contra choques diretos é obrigatória pela NBR 5410 nos seguintes casos (Cotrim (2009)): – Circuitos de edificações não residenciais de pontos de tomadas utilizados em cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e dependências internas molhadas sujeitas a lavagens; PROTEÇAO CONTRA SOBRETENSÕES • • Em sistemas elétricos em baixa tensão a proteção contra sobretensões, em termos de dispositivos de proteção, e realizada pelo Dispositivo de Proteção Contra Surtos (DPS); Segundo Cotrim (2009), para a IEC 61643-1, o DPS é um dispositivo destinado a limitar sobretensões transitórias ou a desviar correntes de surto; PROTEÇAO CONTRA SOBRETENSÕES • São tipos de DPS: – DPS comutador de tensão ou curto-circuitante; – DPS atenuador de tensão ou supressor de surto; – DPS combinado; PROTEÇAO CONTRA SOBRETENSÕES • São características do DPS: Nível de proteção do dispositivo (Up); – Tensão residual do DPS (Ures); – Tensão de operação contínua (Uc); – Modo de Operação; – Corrente máxima (Imax); – Corrente Nominal (In); – Corrente de Impulso (Iimp) – PROTEÇAO CONTRA SOBRETENSÕES • Com relação a classificação (COTRIM, 2009): – Classe I: DPS ensaiado em conduções que melhor simule o golpe provocado por descarga atmosférica, Imip (kA) sob carga Q. É simulado um impulso para esse tipo de ensaio um tempo de frente (T1) de 10 μs para atingir 90% da corrente de teste e tempo de cauda de 350 μs (T2) para 50% da mesma corrente; PROTEÇAO CONTRA SOBRETENSÕES • Com relação a classificação (COTRIM, 2009): – – Classe II: DPS ensaiado em condições que melhor simule o golpes subsequentes de descargas atmosféricas e condições de influências indiretas nas instalações para valores de In (efeitos induzidos) com tempo de frente de 8 μs a 20 μs de tempo de cauda; Classe III: Dispositivos destinados a proteção de sistemas telefônicos e de dados sem função de proteção contra descargas atmosféricas; Fonte: FM Engenharia Fonte: Phoenix Contact PROTEÇAO CONTRA SOBRETENSÕES • De acordo com o tópico 6.3.5.2.1 o uso e a localização do DPS deve seguir: – Quando o objetivo for a proteção contra sobretensões de origem atmosférica transmitidas pela linha externa de alimentação, bem como a proteção contra sobretensões de manobra, os DPS devem ser instalados junto a entrada da linha na edificação ou no quadro de distribuição principal ou mais próximo possível da entrada; PROTEÇAO CONTRA SOBRETENSÕES • De acordo com o tópico 6.3.5.2.1 o uso e a localização do DPS deve seguir: – Quando o objetivo for a proteção contra sobretensões provocadas por descargas atmosféricas diretas sobre a edificação ou em suas proximidades, os DPS devem ser instalados no ponto de entrada da linha da edificação; Fonte: NBR 5410 PROTEÇAO CONTRA SOBRETENSÕES • Para determinar a tensão de operação contínua Uc: Fonte: NBR 5410 PROTEÇAO CONTRA SOBRETENSÕES • Para o tópico 6.3.5.2.4, quando o DPS for destinado à protrção contra sobre tensões de origem atmosférica transmitidas pela linha externa e também por manobra sua corrente de descarga nominal In não deve ser inferior 5kA (8/20μs). Porém, In não deve ser menor que 20 kA para redes trifásicas (8/20μs) ou a 10 kA (8/20μs) em redes monofásicas quando o DPS for usado entre neutro e o condutor PE; PROTEÇAO CONTRA SOBRETENSÕES • • • Para o tópico 6.3.5.2.4, quando o DPS for destinado à proteção contra sobre tensões de origem atmosférica direta sobre a edificação sua corrente de impulso Imip de acordo com a IEC 61312-1; Se não puder ser determinado por Imip o valor não deve ser menor que 12,5 kA para cada modo de proteção; Ou 50 kA para circuitos trifásicos ou 25 kA para circuitos monofásicos na proteção entra o condutor neutro e ao condutor PE;
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