Apostila - Condutores e Dispositivos de Proteção

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ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 
Departamento de Engenharia de Energia e Automação Elétricas 
 
 
 
 
 
 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ENERGIA E 
AUTOMAÇÃO ELÉTRICAS 
 
 
ESCOLA POLITÉCNICA DA USP 
 
 
 
 
 
 
 
PEA - LABORATÓRIO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONDUTORES E DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO 
 
 
Código: CDP
Índice 
 
 
 
1.Condutores elétricos ............................................................. 3 
 
1.1 Introdução e Objetivo ........................................................................ 3 
1.2 Conceitos Básicos .............................................................................. 3 
1.3 Classificação de Cabos e Fios ............................................................ 4 
1.4 Aspectos Construtivos ....................................................................... 6 
1.4.1 Condutor ......................................................................................... 6 
1.4.2 Isolação .......................................................................................... 9 
1.5 Cálculo da Capacidade de Corrente de um Cabo Isolado ...................12 
1.5.1 Cálculo das Resistências Térmicas ................................................ 14 
1.5.2 Cálculo da Capacidade Térmica .................................................... 14 
1.6 Cálculo da Queda de Tensão ............................................................ 15 
1.7 Exemplo de Capacidade de Condução de Corrente .......................... 16 
 
 
2.Dispositivos de Proteção .................................................... 18 
 
2.1 Considerações Gerais ...................................................................... 18 
2.2 Fusíveis ........................................................................................... 19 
2.3 Disjuntores de Baixa Tensão ............................................................ 22 
 
 
3.Coordenação da Proteção ................................................ . 25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 2 
1. Condutores Elétricos 
 
1.1 Introdução e Objetivo 
 
 
Em qualquer circuito elétrico que seja considerado, nota-se a presença de 
condutores, que interligam os equipamentos elétricos às fontes e aos 
demais componentes do circuito. 
 
Os condutores se prestam a transportar a corrente elétrica (convencional), 
que transita dos potenciais maiores para os menores. 
 
Na busca dessa qualidade específica de conduzir corrente elétrica, 
encontramos na natureza alguns tipos de metais, que por suas 
características físicas e químicas, podem ser tratados para atender 
perfeitamente essa função. O cobre e o alumínio são os principais 
condutores utilizados. 
 
Neste texto, nosso objetivo é apresentar aspectos gerais de condutores 
utilizados em circuitos elétricos de potência e, em particular em 
instalações elétricas prediais. Também, no âmbito deste texto, serão 
apresentados os critérios e procedimentos para dimensionar condutores 
em instalações prediais. 
 
 
1.2 Conceitos Básicos 
 
 
A seguir são apresentados alguns conceitos básicos, extraídos de normas 
técnicas sobre o assunto: 
 
Condutor elétrico: é um produto metálico, geralmente de forma cilíndrica 
e de comprimento muito maior do que a dimensão transversal, utilizado 
para transportar energia elétrica ou para transmitir sinais elétricos. 
 
Fio elétrico: é um produto metálico maciço e flexível, de seção 
transversal invariável e de comprimento muito maior do que a dimensão 
transversal. Podem ser usados diretamente como condutores ou na 
fabricação de cabos. 
 
 3 
Cabo elétrico: pode ser considerado um condutor formado por um 
conjunto de fios não isolados entre si ou um conjunto de condutores 
isolados entre si. 
 
 
1.3 Classificação de Cabos e Fios 
 
 
Existem vários critérios para a classificação dos cabos e fios, vamos 
considerar apenas alguns deles, que apresentam maior interesse nesse 
curso: 
 
a) Classificação quanto à tensão utilizada. 
 
Os cabos de potência classificam-se quanto à tensão em que vão operar, 
em 3 categorias: 
 
• cabos de baixa tensão: para operação em tensões inferiores ou 
 iguais a 1000V; 
• cabos de média tensão: para operação em tensões maiores que 
 1000V e iguais ou inferiores a 35000V; 
• cabos de alta tensão: para operação em tensões maiores que 
 35000V. 
 
b) Classificação quanto à isolação. 
 
Quanto à isolação, os cabos ou fios elétricos podem ser nus ou isolados. 
 
Os cabos nus, sem isolação ou cobertura, são geralmente de alumínio, por 
possuir em menor densidade que o cobre e, normalmente utilizados para 
distribuição e transmissão aéreas. 
 
Os cabos nus podem ser, ainda, de três tipos: 
 
• cabos de alumínio : normalmente utilizados em rede de 
distribuição urbana onde os vãos (distâncias entre os postes) são 
pequenos (da ordem de 50 metros).O alumínio utilizado é o 
alumínio eletrolítico, têmpera dura; 
 
• cabos de alumínio - liga : utilizados em aplicações especiais 
onde se requer características como alta resistência à corrosão ou 
 4 
resistência mecânica superior em relação aos demais cabos de 
alumínio; 
 
• cabos de alumínio com alma de aço(ACSR) : utilizados em linha 
de transmissão onde os vãos são superiores a 200m. 
 
Por sua vez, os cabos isolados são aqueles que possuem isolação, ou seja, 
um conjunto de materiais utilizados para isolar eletricamente o material 
condutor, do meio que o circunda. Usualmente são em cobre por 
apresentar facilidade na execução das conexões aos terminais de 
equipamentos, que geralmente são de cobre, não havendo, portanto 
presença de pilhas eletrolíticas. 
 
Os materiais utilizados como isolação, além de alta resistividade, devem 
possuir alta rigidez dielétrica, sobretudo quando empregados em tensões 
superiores a 1kV. São vários os materiais empregados na isolação de 
condutores: 
 
• Materiais termoplásticos: utilizados em cabos de baixa tensão 
onde o critério de dimensionamento é, em geral, por queda de 
tensão e não por corrente admissível (temperatura máxima 
admissível 75°C). São eles o cloreto de polivinila (PVC), 
polietileno (PE),etc; 
 
• Materiais termofixos: utilizados em geral, para cabos de média e 
alta tensão devido a alta confiabilidade esperada, apresentam 
temperatura máxima admissíveis igual a 90°C. 
 
Os isolantes termofixos não amolecem com o aumento da 
temperatura como os termoplásticos. Ao atingir uma temperatura 
máxima (cerca 250oC), a isolação carboniza-se. 
 
São eles polietileno reticulado (XLPE), borracha etileno-
propileno (EPR), borracha de silicone, etc; 
 
• outros materiais: papel impregnado, fibra de vidro, etc. 
 
 
 
 
 
 
 5 
1.4 Aspectos Construtivos 
 
1.4.1 Condutor 
 
 
a) Materiais utilizados na fabricação de fios e cabos condutores. 
 
 
Os materiais utilizados na fabricação de condutores, em quase sua 
totalidade, são o cobre e o alumínio. 
 
O cobre, deve ser eletrolítico, ou seja, refinado por eletrólise, de pureza 
mínima 99,9%, recozido, têmpera mole, de condutibilidade mínima 100% 
IACS a 20°C, ou seja, de resistividade elétrica máxima ρ20°=0,017241Ω 
x mm2/m. Somente em aplicações especiais torna-se necessária a 
utilização de cobre de têmpera meio-dura e dura. 
 
Observa-se que o IACS é o padrão internacional de condutividade 
(“international annealed copper standart”, padrão internacional de cobre 
recozido) e corresponde a resistividade de um fio de cobre com 1m de 
comprimento, 1mm2 de seção transversal a 20°C. 
 
O alumínio puro utilizado em condutores isolados é, normalmente de 
têmpera dura e de condutibilidade 61% IACS a 20°C, ou seja, de 
resistividade elétrica máxima de ρ20°=0.02828Ω x mm2/m . 
 
Em algumas aplicações especiais, outros metais com ligas metálicas são 
utilizados como condutores. São eles: prata, platina, ouro, mercúrio, 
bronze, latão. 
 
A tabela 1 compara as características físicas do cobre e do alumínio . 
 
CaracterísticasCobre recozido Alumínio 
Densidade (g/cm3) 8.89 2.70 
Ponto de fusão(°C) 1083 652.6 
Calor específico volumétrico(J/k.m3) 3.45x106 2.5x106 
Coeficiente de expansão linear(°C-1 a 20°C) 16.8x10-6 23.6x10-6 
Condutividade térmica (cal/cm.seg.°C) 0.934 0.56 
Carga de ruptura(Kgf/mm2) ------ 20.3 
Alongamento a ruptura(%) 2.5 1.2 
Resistividade elétrica(Ω x mm2/m a 20°C) 0.017241 0.02828 
Condutividade elétrica(%IACS a 20°C) 100 61 
Tabela 1 - Características físicas do cobre e alumínio 
 
 6 
b) Comparação da aplicação do Cobre e do Alumínio 
 
Do ponto de vista elétrico a comparação, entre a aplicação de um 
condutor de cobre ou de alumínio, se faz através de determinação das 
secções para um condutor de cobre ou de alumínio, necessárias 
alternativamente em um segmento da rede, apresentem a mesma 
resistência elétrica. 
 
 7 
Assim, considerando a mesma corrente transportada, a questão proposta 
é: qual é a relação entre as secções dos condutores de cobre e de alumínio 
que, aplicados alternativamente, que resultam na mesma queda de tensão 
em um determinado trecho da rede? 
 
IS
l 
R l
S
l
S
l
S
S
S
S S
d d
Cu
Cu
Al
Al
Cu
Al
Cu
Al
Cu Al
Cu Al
=
=
= = =
=
=
ρ
ρ ρ
ρ
ρ
0 017
0 028
0 607
0 607
0 78
.
.
.
.
.
 
Portanto, conclui-se que para se obter a mesma queda de tensão em um 
trecho de rede constituído alternativamente por condutor de cobre ou de 
alumínio, necessita-se aplicar um condutor de cobre que tenha cerca de 
61% da secção do de alumínio, ou 78% do diâmetro. 
 
Por outro lado, a relação dos pesos específicos do cobre ρCu e do 
alumínio ρAl são: 
 ρ
ρ
Cu
Al
= =
889
2 70
329.
.
. 
 
Isso permite concluir que a relação entre as massas do cobre Mcu e do 
alumínio Mal necessárias para o transporte de uma mesma corrente, que 
produz a mesma queda de tensão é: 
 
M
M
Cu
Al
= ≅
329
164
2.
.
 
 
Conclui-se, portanto, que para o transporte de uma mesma corrente 
produzindo a mesma queda de tensão, o condutor de cobre terá uma seção 
transversal 61% da seção do de alumínio, mas mesmo assim, pesará cerca 
do dobro deste!! 
 
 
 8 
c) Secção dos Condutores 
 
 
Os fios e cabos são caracterizados por sua seção reta nominal, grandeza 
referente ao condutor respectivo (ou aos condutores respectivos, no caso 
de cabos com mais de um condutor). A seção nominal não corresponde a 
um valor estritamente geométrico (área da seção transversal do condutor) 
e, sim, a um valor determinado por uma medida de resistência. É o que se 
poderia chamar de “seção elétrica efetiva”. 
 
Até a alguns anos atrás, a designação pela seção transversal era feita em 
AWG ou MCM . No entanto, hoje os condutores são designados em 
escala milimétrica (mm2) de acordo com uma série definida pela IEC, 
internacionalmente aceita, e reproduzida na Tabela 2 abaixo: 
 
Série métrica IEC (seções nominais em mm2) 
0.5 16 185 
0.75 25 240 
1 35 300 
1.5 50 400 
2.5 70 500 
4 95 630 
6 120 800 
10 150 1000 
Tabela 2 
 
 1.4.2 Isolação 
 
 
A isolação dos cabos e fios condutores se prestam fundamentalmente para 
isolar eletricamente o material condutor, do meio externo, necessitando 
para tal serem constituídos de materiais com suficiente rigidez dielétrica. 
 
Além disso, o material isolante deve ter características que permitam que 
suporte as temperaturas de operação do cabo, sem haver degradação física 
ou quimica do material e, ainda apresentar resistência mecânica suficiente 
para não se danificar diante dos esforços mecânicos presentes na 
instalação (puxamento), e mesmo na operação (quando o aquecimento 
produz dilatações e contrações períodicas). 
 
 9 
Os cabos isolados de baixa tensão são constituídos geralmente, apenas 
pelo condutor e a isolação e, em casos específicos, além do condutor e a 
isolação também existe uma capa externa para proteção mecânica. 
 
Os cabos de média e alta tensão, por motivos de segurança, possuem uma 
blindagem sobre a isolação para o confinamento do campo elétrico. 
Basicamente os cabos de média tensão são constituidos por: condutor, 
camada semi-condutora interna, isolação, camada semi-condutora 
externa, blindagem metálica e capa externa. 
 
 
a) Materiais Utilizados 
 
Os materiais normalmente utilizados na isolação dos cabos estão na tabela 
3 abaixo: 
 
 
Cabos Materiais 
Extruturado Termoplástico PVC 
polietileno 
 Termofixos XLPE 
EPR 
Estratificado papel impregnado com massa 
(tensões inferiores ou iguais a 35kV) 
Papel impregnado com óleo sob pressão 
(cabo a óleo fluido) 
 
Tabela 3 
 
Como já visto anteriormente, os termoplásticos amolecem com o aumento 
da temperatura e são polímeros de cadeia linear; enquanto que os 
termofixos não amolecem com o aumento da temperatura e são polímeros 
tridimensionais obtidos por vulcanização. 
 
Para cabos de baixa tensão, a isolação mais utilizada é o PVC por ser 
mais econômica apesar de suas características serem apenas regulares. 
Para cabos de média tensão onde deseja-se maior confiabilidade, a 
isolação mais usada é o EPR ou o XLPE que apresentam desempenhos 
similares nesse caso específico. 
 
Nos cabos de alta tensão, a escolha recai sobre o XLPE por apresentar 
melhor desempenho (elevado gradiente de descarga e baixas perdas 
dielétricas) e melhor viabilidade econômica. 
 10 
Por outro lado, em circuitos de baixa tensão o condicionante para o 
dimensionamento dos condutores a serem utilizados é a queda de tensão 
e, nos de média e alta tensão o condicionante é a corrente admissível. 
Como a temperatura do condutor está associada a corrente que transmite, 
em geral isolantes termoplásticos são utilizados em circuitos de baixa 
tensão e termofixos nos de alta tensão. 
 
O polietileno apresenta um baixo fator de perdas, alta resistividade 
volumétrica e alta rigidez dielétrica, além de apresentar ótima resistência 
ao ozona, corona e às intempéries. Entretanto o polietileno é muito 
susceptível às condições ambientais acima de 75°C e possui um ponto de 
amolecimento crítico entre 105 e 115°C. 
 
Dentre os isolantes estratificados, o papel impregnado com massa é 
utilizado em cabos de baixa e média tensão. Este material foi utilizado 
durante décadas em todo o mundo, mas hoje está em desuso devido ao 
avanço tecnológico dos cabos extruturados. 
 
Na tabela 5, temos as temperaturas máximas admissíveis dos diversos 
tipos de isolação. 
 
Isolação Temperatura máxima admissível 
 Operação em regime 
contínuo 
Sobrecarga Curto-Circuito 
PVC 70 100 160 
polietileno 75 90 160 
XLPE 90 130 250 
EPR 90 130 250 
papel impregnado com 
massa 
85 110 200 
papel impregnado com 
óleo sob pressão 
85 105 250 
Tabela 5 
 
 
b) Capas não metálicas de proteção externa 
 
 
Alguns tipos de cabos são protegidos por uma capa não metálica, 
montada sobre a isolação, para dar proteção mecânica ao cabo durante 
operação e instalação, contra corrosão e evitar a penetração de água e 
outros agentes químicos. 
 
 11 
Os materiais normalmente utilizados são: PVC, polietileno e neoprene. 
Na maioria dos casos o PVC é mais utilizado por ser mais econômico, 
não propagar chamas, apresentar boa processabilidade, excelentes 
propriedades dielétricas e resistência contra produtos químicos. 
 
 
 
1.5 Cálculo de capacidade de corrente de um cabo isolado 
 
 
A capacidade de transporte de corrente de um condutor isolado é 
determinada pela temperatura que a isolação suporta, que resulta do 
aquecimento produzido pela energia calorífica decorrente do efeito joule 
(RI2 ). 
 
Para calcular a corrente que um condutor pode suportar, lançamos mão da 
equação que exprime o balanço de calor gerado, armazenado e dissipado 
por um condutor que transporta uma corrente I. 
 
Em um condutor por onde passa certa corrente I, tem-se: 
 
 
I 
 
 
CALOR
PRODUZIDO
CALOR
ARMAZENADO
= +
CALOR
TRANSFERIDO 
 
W.dt = Q.dθ + A.k. θ.dt 
 
 
onde: 
 
W = calor produzido por efeito Joule (RI2)
Q = Qcond + Qiso = capacidade térmica do condutor e isolante
ccond = calor específico do condutorciso = calor específico do isolante
dθ = variação de temperatura do condutor no intervalo dt
A = área da superfície emissora de calor
k = coeficiente de transferência de calor
θ = elevação de temperatura do condutor sobre o ambiente 
 
 12 
Considerando que no sistema imediatamente antes do instante inicial não 
há corrente passando pelo condutor e que no instante t=0 imprime-se um 
degrau de corrente de amplitude I constante no condutor, a temperatura 
do mesmo começa a elevar-se conforme a equação abaixo (que representa 
uma solução para a equação diferencial acima), onde: 
 
W = RI2 = calor produzido
Rt = 1/(A.k) = resistência térmica
Rt.Q = constante de tempo térmica 
tcond = temperatura do condutor 
tamb = temperatura ambiente 
Qcond = Scond .ccond 
Qiso = Siso . ciso 
 
A elevação temperatura do condutor em relação a ambiente, em função do 
tempo é dada por: 
 
 
θ( ) . . .t t t W R econd amb t
t
Rt Q= − = −








−
1 
 
 
Nota-se que: 
 
 
a) quando t = 0, verifica-se que θ(0)=0, o que representa que a 
temperatura do condutor é igual à ambiente, no instante inicial; 
 
b) quando t tende a infinito a temperatura do condutor se estabiliza em 
tcond = tamb + WRt, que é chamada temperatura de regime permanente; 
 
c) a elevação da temperatura segue uma lei do tipo exponencial somada 
com uma constante, com constante de tempo igual a RtQ. Há portanto 
uma elevação rápida da temperatura no período inicial e, posteriormente a 
elevação se dá a taxas cada vez menores. 
 
 
 
 
 
 
 13 
1.5.1 Cálculo das resistências térmicas 
 
Considerando o cabo da figura 1: 
 
D fio
Dcond 
Figura 1 
 
A dissipação de calor através do material isolante se dá por processo de 
condução e sua resistência térmica Rtiso é dada por: 
 
Rt
D
Diso
iso fio
cond
= ⋅
ρ
π2
ln
 
 
onde: ρiso é a resistividade térmica do isolante e; 
 Rtiso é a resistência térmica do isolante. 
 
A dissipação de calor de um cabo ao ar livre dá-se principalmente por 
convecção e por radiação, e a resistência térmica é dada por: 
 
Rt
D har fio s
=
⋅ ⋅ ⋅
103
0 25π θ ,
 
 
onde Rtar é a resistência térmica do meio ambiente. 
 
A resistência térmica total Rt consiste na soma de Rtar e Rtiso. 
 
1.5.2 Cálculo da capacidade térmica 
 
As capacidades térmicas dos materiais constituintes do cabo são dadas 
por: 
 Q = c . A 
 
onde Q é a capacidade térmica do material, c a capacidade térmica 
específica e A a área da seção transversal do material. Logo, tem-se que a 
capacidade térmica do condutor é: 
 
Q c Scond cond cond= ⋅ 
 14 
 
e a capacidade térmica do isolante : 
( )Q c S c D Diso iso iso iso fio cond= ⋅ = ⋅ ⋅ −π4
2 2
 
 
Abaixo, na tabela 6, são dadas as capacidades específicas de alguns 
materiais: 
 
Material capacidade térmica específica (J/°C.m3) 
cobre 3.45 x 106 
alumínio 2.50 x 106 
PVC 1.70 x 106 
polietileno 2.40 x 106 
EPR 2.00 x 106 
 Tabela 6 - Capacidade Térmica Específica 
 
 
1.6 Cálculo da queda de tensão 
 
A queda de tensão em um fio de resistência elétrica R e impedância 
indutiva X, percorrido por uma corrente I, pode ser calculada com boa 
aproximação, por: 
 
∆V RI XI
R r l X x
= +
= × = ×
cos sen
;
ϕ ϕ
 l
 
 
onde ∆V é a queda de tensão, r a resistência elétrica do fio por unidade de 
comprimento l ; x a impedância indutiva por unidade de comprimento l, l 
o comprimento do fio e cosϕ é o fator de potência da carga. 
 
A queda de tensão em um sistema monofásico é dado por: 
 
∆V r l I x l I= × × × + × × ×2( cos sen )ϕ ϕ 
 
A queda de tensão em um sistema trifásico é dado por: 
 
∆V r l I x l I= × × × + × × ×cos senϕ ϕ 
 
 
 
 
 
1.7 Exemplo de capacidade de condução de corrente 
 15 
 
 
Calcular a capacidade de corrente de um fio de cobre isolado em PVC de 
bitola 2,5mm2, sabendo-se que a temperatura máxima admissível em 
regime permanente é de 70°C e a espessura da isolação é de 1mm. Os fios 
alimentam um circuito monofásico e estão encostados um ao outro. 
 
O diâmetro do fio é dado por: 
 
S=2,5mm2
1mm
 
 
D S mm
D m
oond
fio
= =
×
=
= + × =
4 4 25 178
178 2 1 378
π π
, ,
, , m
 
 
A resistência térmica de isolação é dada por: 
 
Rt D
D
Cm Wiso iso fio
cond
= = =
ρ
π π2
6
2
3 78
1 78
0 72 0ln ln ,
,
, / 
 
A resistência térmica do ar, considerando h=6.8W/m2, é dada por: 
R
D h
Cm Wtar
fio
s= × ×
=
× ×
=− −
10 10
3 78 6 8
50 4 65
3
0 25
3
0 25 0
π
θ
π
, ,
, ,
, /
 
 
A resistência elétrica é dada por : 
 
R
S
Tcond
cond
cond= + × −
= × + × = ×− −
0 017241 1 0 00393 20
6 89 10 1 0 00393 50 8 24 103 3
. [ . ( )]
, [ , ] , Ω
=
 
 
 
 
 16 
Temos que a elevação da temperatura é dada por: 
 
θ = −
−
WR et
t
T[ ]1 
 
Para regime permanente, temos: 
 
θ
θ
=
= =
×
× +
=
WR
I
rR
A
t
t
50 1000
8 24 0 72 4 65
33 6
. ( , , )
,
 
 
onde r = Rcond e w = RI2 é o calor produzido. 
 
Para o regime transitório, temos que a elevação da temperatura em função 
do tempo é dada por: 
 
Q=Qc+Qd=23,47J/
oCm 
Q c A J Cc c c o= = 8 625. / m
m
 
Q c A J Cd d d
o= = 14 84, / 
θ
θ
= × × × −
= × = × =
= −
− −
−
824 10 336 537 1
2347 537 126
50 1
3 2
126
, . , [
, ,
( )
e
T Rt Q segundos
e
t
T
t
]
 
 
. 
 17 
2. Dispositivos de Proteção 
 
2.1 Considerações gerais 
 
A passagem de corrente elétrica por um condutor provoca o seu 
aquecimento (efeito Joule ). 
 
Nas instalações elétricas o aumento da temperatura, devido a circulação 
de corrente projetada para o funcionamento normal, é tal que não afeta 
qualquer elemento do sistema. 
 
Entretanto, a corrente pode atingir valores muitas vezes maior do que 
aqueles projetados para condição normal de operação, quando houver 
alguns tipos de defeito nos circuitos, nos aparelhos ligados na rede 
elétrica ou mesmo, quando ocorrer situações de utilização indevida de 
rede. 
 
Essa sobrecarga produz sobreaquecimento nos condutores, podendo 
provocar, inclusive, incêndios.Há possibilidade, de se fundir o condutor, 
ocasionando faíscas que podem incendiar materiais inflamáveis 
próximos, ou mesmo inflamar materiais constituintes da isolação 
presentes em alguns tipos de condutores. 
 
Torna-se evidente, portanto, que toda instalação elétrica deve ser 
convenientemente protegida contra os efeitos citados. 
 
Emprega-se, para tanto, dispositivos de proteção, em número tal a 
garantir o perfeito suprimento da carga que está sendo alimentada 
(equipamentos elétricos) além da função de proteção dos condutores. 
Estes dispositivos devem interromper o circuito, automaticamente, 
sempre que a intensidade de corrente atingir valor que poderá causar 
danos. Os dispositivos de proteção dos condutores são dimensionados, 
em função de sua bitola e do modo de instalação. Quanto aos 
equipamentos, a proteção deve ser feita de acordo com as características 
dos mesmos. 
 
 Pode-se classificar os dispositivos de proteção, quanto a operação, 
em dois tipos: 
• elementos fusíveis: rompem o circuito pela fusão de determinado elo; 
• “no-fuse”: interrompem o circuito por ação mecânica não destrutiva. 
 
Para os dispositivos de proteção defini-se: 
 18 
 
• Corrente nominal: máxima intensidade de corrente que, 
circulando continuamente pelo dispositivo, não provoca 
abertura do circuito. 
 
• Capacidade disruptiva: máxima intensidade de corrente 
que o dispositivo consegue efetivamente interromper. 
Usualmente é expressa em termos da potência aparente, 
calculada considerando a tensão nominal e corrente supra 
citada. 
 
• Curva Tempo x Corrente que relacionam o tempo de 
interrupção do circuito com as correntes que os atravessam. 
 
2.2 Fusíveis 
 
São constituídos por elemento condutor, de composição especial, 
dimensionados de modo a fundir quando submetidos a correntes 
especificadas durante períodos de tempo bem determinados. 
 
É considerado como elo fraco do circuito pois, sempre que a corrente 
torna-se perigosa para qualquer elemento do circuito, o fusívelrompe-se. 
 
O elo de rompimento é geralmente de chumbo, estanho, prata ou ligas 
desses com outros materiais. 
 
Sendo o calor necessário à fusão fornecido por efeito Joule (RI2), 
resultante da corrente que atravessa o fusível, existe um valor mínimo da 
corrente, abaixo da qual não ocorre a fusão. 
 
Defini-se para os dispositivos de proteção as seguintes grandezas típicas: 
 
a) Corrente Nominal 
 
É definida como sendo o máximo valor eficaz da intensidade de corrente 
que pode circular por um dispositivo de proteção sem causar seu 
desligamento automático. 
 
Dispositivo
de
Proteção
I I
 
 19 
 
I ≤ Inom - não ocorre desligamento automático. 
I > Inom - ocorre desligamento ∆t = f(I) 
 
 
 
b) Curva Tempo-Corrente 
 
É definida como sendo a curva que fornece o tempo gasto pelo 
dispositivo abrir eletricamente o circuito em função da corrente que o 
percorre. 
 
A curva tempo-corrente de um fusível é mostrada na figura 2: 
 
 
 
t
IINOM 
Figura 2 - Curva “Tempo-Corrente” 
 
 
 
c) Capacidade Disruptiva 
 
É definida como o máximo valor eficaz da corrente que pode ser 
interrompida pelo dispositivo de proteção. 
Pode ser expressa em termos de corrente ou de potência aparente: 
 
Circuito Trifásico: SDIS = √3 VNOM IDIS 
 
Circuito Monofásico: SDIS = VNOM IDIS 
 
sendo: 
 
VNOM - tensão nominal entre linhas (kV) 
 20 
IDIS - corrente disruptiva (kA) 
 
 
Há 3 classes principais de fusíveis aplicados em instalações comerciais e 
residenciais: 
 
 
 
a) Fusíveis tipo rolha, cartucho ou faca, são de concepção muito simples e 
 de fácil aquisição no comércio, os fusíveis do tipo rolha, usualmente, 
 cobrem a faixa de 6 a 30A; os fusíveis do tipo cartucho são 
encontrados de 10A até 60A, e do tipo faca apresentam correntes 
nominais de até 600A. 
 
 
 
 
 
 
Rolha Cartucho Faca 
 
 
 
 
b) Fusíveis “Diazed”, são utilizados em instalações onde a proteção 
requer maior cuidado, por apresentar maior precisão de atuação. 
 
 
 
 
Fusível Diazed 
 
 
c) Fusíveis tipo NH, aplicado em situações onde há presença de altos 
níveis de correntes a serem interrompidas que carecem de atenção 
especial na interrupção do arco. 
 
 
 21 
 
 
 
Fusível NH - em corte 
 
Esses fusíveis geralmente tem um botão sinalizador que, por simples 
inspeção visual, permite a identificação da ocorrência de queima. 
 
 
 
2.3 Disjuntores de baixa tensão 
 
Dentro dos elementos “no fuse” para a proteção de circuitos, vamos 
estudar os disjuntores de baixa tensão, muito utilizado nas instalações 
prediais. 
 
Entende-se por disjuntor o dispositivo capaz de interromper um circuito 
quando em carga ou quando em condições anormais de corrente, sem que 
dessa interrupção lhe advenha dano. Entende-se por condições anormais 
de corrente, a ocorrência de uma sobrecarga ou de um curto circuito após 
o disjuntor, isto é, aquela condição na qual o disjuntor é atravessado por 
intensidade de corrente superior ao seu valor nominal. 
 
Por outro lado, por interrupção do circuito não se deve entender apenas a 
abertura mecânica do circuito, mas sim, a completa extinção da corrente 
que atravessa o disjuntor. Isto porque após a abertura mecânica dos 
contatos, estabelece-se entre os mesmos um arco elétrico, o qual tendo 
baixíssima resistência, comporta-se como um circuito fechado. Em 
outras palavras, não há continuidade mecânica mas há continuidade 
elétrica. Após a extinção do arco, e supondo que não ocorra sua re-
ignição, a resistência elétrica entre os contatos volta a assumir valor 
elevado, cessando a circulação de corrente com a conseqüente interrupção 
do circuito. 
 22 
 
Os componentes principais de um disjuntor pode ser visto na figura 4: 
 
Alavanca de acionamento
Envoltório isolante
Relé de curto-circuito
Relé de sobrecarga
 Saída
Contato móvel
Contato fixo
Entrada
Câmara de extinção
 
 Figura 1 - Disjuntor de baixa tensão 
 
A câmara de extinção destina-se a confinar, dividir e extinguir o arco 
elétrico formado entre os contatos do disjuntor quando o mesmo 
interrompe uma corrente elétrica. 
 
Os disjuntores de baixa tensão interrompem a continuidade metálica do 
circuito por ação térmica, magnética ou termo-magnética. 
 
A proteção térmica é realizada por meio de lâmina (em geral bi-
metálicas) que é aquecida diretamente ou indiretamente pela corrente que 
atravessa a chave; desse aquecimento resulta deformação com 
conseqüente deslocamento da lâmina. Quando o deslocamento atingir 
valor determinado, acionará, por meio de dispositivo mecânico, a chave, 
abrindo-a. 
 
O dispositivo de proteção magnética baseia-se no emprego de uma bobina 
que contém em seu interior um núcleo de ferro. A bobina é percorrida 
pela corrente que atravessa a chave sendo, portanto, sede de f.m.m. . 
Quando a corrente atingir valor mínimo especificado, aparecerá sobre o 
núcleo, força suficiente para atraí-lo e este, deslocando-se, aciona um 
dispositivo mecânico que desliga a chave. 
 
O dispositivo de ação termo-magnética destina-se a interromper 
sobrecargas de pequena intensidade e longa duração, enquanto que a 
magnética interrompe sobrecargas de grande intensidade e curta duração. 
De fato, o elemento térmico, devido a sua inércia, leva um certo tempo 
 23 
para aquecer, enquanto que com a proteção magnética isto não se dá, 
pois tão logo circule pela bobina intensidade de corrente suficiente a 
atrair o núcleo de ferro, a chave é desligada. 
Nos circuitos de iluminação, um dos disjuntores mais empregados é do 
tipo “quick-lag”. 
Na posição “ligado” os contatos são mantidos sob pressão por meio de 
um gatilho, suportado por um par bimetálico. No caso de uma sobrecarga, 
há o aquecimento da lâmina bimetálica (relé de sobrecarga) e a 
conseqüente acionamento do gatilho que, por ação de uma mola, provoca 
o desarme dos contatos, interrompendo o circuito. 
No caso de curto circuito deve funcionar a proteção magnética, 
constituída por um núcleo de ferro (relé de curto circuito) que, quando 
percorrido por uma corrente muito grande, exerce uma força suficiente 
para acionar o gatilho da mesma forma que na proteção térmica. 
Para rearmar o disjuntor, quando opera a proteção térmica, deve-se 
esperar um certo tempo pois o engate não se realiza devido à deformação 
do par bimetálico. 
 
Abaixo, na figura 3, apresenta-se a curva tempo-corrente de um disjuntor 
de baixa tensão: 
 
t
I /I n
 
 
Figura 3 - Curva de atuação de um disjuntor 
 
 
Observa-se que disjuntores para manobra e proteção de motores são 
específicos para estas aplicações, uma vez que não devem atuar durante a 
partida do motor, quando a corrente de partida pode atingir o valor da 
ordem de 10 vezes a corrente nominal do motor. 
 24 
3. Coordenação da Proteção 
 
 
Os circuitos presentes nas instalações prediais apresentam uma topologia 
arborescente, ou seja, de uma barra (a fonte de energia) de um quadro de 
distribuição, partem vários circuitos independentes, podendo, cada um 
deles, ser constituído de um “tronco”e de vários ramais, como mostra a 
figura 3.1. 
 
 
S
carga X
P
Fusível F
circuito 3
circuito 2
circuito 1
disjuntor BT
Q
 
 
 
 
Observa-se nesse esquema que, no circuito de alimentação de carga X, há 
3 componentes em série, (portanto percorridos pela corrente de carga) a 
partir do quadro de alimentação: 
 
a) o disjuntor de BT; 
b) o condutor do circuito 1 e 
c) o fusível F 
 
 
• Se ocorrer um curto-circuito no ponto P junto à carga, a corrente de 
curto (Icc) percorrerá o disjuntor BT os condutores do circuito 1, entre o 
quadro e o ponto P e, o fusível F. 
 
• O disjuntor de BT e o fusível F apresentam curvas Tempo x Corrente 
próprias, que ao ser percorridos pela corrente Icc determina tempos TD e 
TF de abertura do disjuntor e de fusão do fusível, respectivamente. 
Evidentemente, se TD for menor que TF, o disjuntor abrirá antes da 
fusão do fusível e se TF for menor que TD o fusível fundirá antes de 
abertura do disjuntor. 
 
 25 
• Há ainda que se considerarque também é possível estabelecer uma 
curva Tempo x Corrente para o condutor, onde os “tempos” que 
comparecem nessa curva, são os valores de tempo que o condutor 
suporta uma certa corrente, sem haver danos na isolação. Assim, 
chamaremos de TC o período de tempo que o condutor suporta a 
corrente Icc. 
 
A figura 3.2 ilustra esse caso. 
 
t
IICC
TC
TD
TF
 
 
O problema de coordenação da proteção em circuito de instalação elétrica 
consiste na escolha das curvas tempo x corrente do Disjuntor e do 
Fusível, bem como de suas correntes nominais, para que as seguintes 
condições sejam respeitadas: 
 
a) Em caso de curto circuito ou sobrecargas indesejáveis, deve ser 
desligado o mínimo de cargas, preservando o suprimento das demais; 
 
b) A integridade física dos condutores e equipamentos deve sempre ser 
 preservada. 
 
c) A corrente indesejável de defeito (curto circuito ou sobrecarga) deve 
ser eliminada o mais rápido possível. 
 
Voltando ao nosso circuito 1, que atende a carga X, podemos dizer que as 
condições (a), (b) e (c) são respeitadas, se TF < TD < TC, sendo que TF 
deve ser o menor possível, ou seja, o curto circuito no ponto P deve 
provocar a fusão do fusível (o mais breve possível), se antecipando a 
abertura do disjuntor, que deverá permanecer fechado. Entretanto o 
disjuntor desempenha o papel de “proteção de retaguarda” do fusível, 
pois se este falhar, o disjuntor atuará. 
 
 26 
Uma vez que há uma certa imprecisão nas curvas tempo x corrente dos 
fusíveis e disjuntores, devem ser adotados convenientes fatores de 
segurança na escolha desses equipamentos. 
 
Note que, pode haver vários níveis de correntes de curto-circuito ou de 
sobrecarga que deverão sensibilizar os dispositivos de proteção, devendo 
sempre haver o cuidado de preservar a seletividade. 
 
Ainda no nosso caso do circuito 1, se o curto circuito for no ponto Q, a 
corrente de defeito só percorrerá o trecho à montante, sensibilizando o 
disjuntor D. 
 27