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:
𝐼𝐵 ≤ 𝐼𝑛 ≤ 𝐼𝑍
𝐼2 ≤ 1,45𝐼𝑍
(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;
𝐼2 ≤ 𝛼𝐼𝑛 ≤ 1,45𝐼𝑧
(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:
𝑡
න 𝑖 2 𝑑𝑡 = 𝐼2 𝑡
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:
𝑡
න 𝑖 2 𝑑𝑡 = 𝐼 2 𝑡 = 𝐾 2 𝑆 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:
𝐼𝑘 ≤ 𝐼𝑐𝑛
(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:
𝑡
න 𝑖𝑘2 𝑑𝑡 = 𝐼𝑘2 𝑡 ≤ 𝐾 2 𝑆 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:
𝐼𝑘 =
•
22
484 100 𝑥 cos 𝜙𝑘0 𝑥 𝑙 5𝑙 2
+ 2
2 +
𝐼𝑘0 𝑥 𝑆
𝑆
𝐼𝑘0
(8)
Em que Ik0 é a corrente de curto-circuito presumida a
montante, ϕk0 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:
𝐼𝑎 ≤ 𝐼𝑘𝑚𝑖𝑛
(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:
𝐼𝑘 ≤ 𝐼𝑏
(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:
𝐼𝑎 ≤ 𝐼𝑘𝑚𝑖𝑛
(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:
𝐼𝑓𝑢𝑠í𝑣𝑒𝑙 𝑎 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 = 1,6 𝑥𝐼𝑓𝑢𝑠í𝑣𝑒𝑙 𝑎 𝑗𝑢𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 (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:
𝐼𝑑𝑖𝑠𝑗𝑢𝑛𝑡𝑜𝑟 𝑎 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑎𝑛𝑡 = 2,5 𝑥𝐼𝑑𝑖𝑠𝑗𝑢𝑛𝑡𝑜𝑟 𝑎 𝑗𝑢𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒
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;