Aula Disjuntores, DR's e Aterramento Elétrico

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Unidade 3 – Aula 2 
Disjuntores, DR`s e Aterramento Elétrico 
Disjuntores 
• É um equipamento de comando e de proteção de circuitos cuja 
finalidade é conduzir continuamente a corrente de carga sob 
condições nominais e interromper correntes anormais de 
sobrecarga e de curto-circuito; 
 
• Vantagens: 
– Permitem a religação do sistema após a ocorrência da elevação da corrente, 
enquanto os fusíveis devem ser substituídos antes de uma nova operação. 
– Características tempo x corrente podem ser ajustáveis; 
 
• Desvantagem: 
– Capacidade de interrupção de curto-circuito geralmente inferior aos fusíveis. 
 
 
Disjuntores: Funções 
• Proteção contra sobrecargas; 
• Proteção contra curto-circuito; 
• Comando funcional; 
• Seccionamento; 
• Seccionamento de emergência; 
• Proteção contra contatos indiretos; 
• Proteção contra quedas ou ausência de tensão. 
 
 
 
Disjuntores: Parâmetros 
• Corrente nominal: 
– Aquela que pode circular permanentemente pelo disjuntor; 
 
• Tensão nominal: 
– Aquela a que estão referidas a capacidade de interrupção e as demais 
características nominais do disjuntor; 
 
• Capacidade nominal de interrupção do curto-circuito: 
– Máxima corrente presumida de interrupção, de valor eficaz, que o disjuntor 
pode interromper, operando dentro de suas características nominais de 
tensão e frequência, e para um fator de potência determinado. 
 
 
 
Disjuntores: Tipo de Construção 
• Abertos: 
– Mecanismos de atuação, dispositivo de disparo e demais elementos montados 
em estrutura aberta; 
– Geralmente trifásicos de elevada corrente nominal e próprios para montagens 
de painéis; 
– Acionados manualmente ou por motor; 
– Seus componentes podem ser substituídos 
 em caso de avaria. 
Disjuntores: Tipo de Construção 
• Caixa moldada: 
– Mecanismos de atuação, dispositivo de disparo e demais elementos montados 
dentro de uma caixa moldada, em poliéster especial ou fibra de vidro; 
– Ocupam espaço reduzido em painéis e quadros. 
Disjuntores: Tipo de Operação 
• Térmicos: Utilizado somente no disparo térmico (sobrecarga), 
ajustáveis ou não; 
 
• Magnéticos: Utilizado somente no disparo eletromagnético (curto-
circuito), ajustáveis ou não; 
 
• Termomagnéticos: Dotados de disparadores térmicos e 
eletromagnéticos; 
 
• Limitadores de corrente: limitam o valor e a duração das correntes 
de curto-circuito, proporcionando uma redução substancial dos 
esforços térmicos e eletrodinâmicos. Atuação geralmente em 2ms. 
 
Disjuntores 
• Curva tempo x corrente de um disjuntor termomagnético 
 
Disjuntores: Especificação 
• Corrente nominal de operação; 
• Capacidade de interrupção; 
• Tensão nominal; 
• Frequência nominal; 
• Faixa de ajuste dos disparadores; 
• Tipo (termomagnético, limitador de corrente, somente térmico ou 
somente magnético); 
• Acionamento (manual ou motorizado); 
– Ex: Disjuntor tripolar termomagnético, corrente nominal de 1.250A, corrente 
mínima de interrupção de 45kA, faixa de ajuste do relé térmico (700 a 1250)A, 
faixa de ajuste do relé eletromagnético (4.000 a 8.000)A, acionamento manual 
frontal, frequência nominal de 60Hz e tensão nominal de 600V. 
 
 
 
 
Disjuntores: Dimensionamento 
• Dimensionamento pela característica que representa o valor 
máximo da integral de Joule que o dispositivo deixa passar em 
função da corrente que circula por ele; 
 
• Proteção contra sobrecarga; 
 
• Proteção contra curto-circuito; 
 
 
 
tI 2
Disjuntores: Dimensionamento 
 
 
 
•  Corrente que circula pelo 
disjuntor; 
 
•  Corrente nominal ou de ajuste 
do disjuntor; 
 
•  Corrente de sensibilidade da 
unidade magnética; 
 
•  Corrente de interrupção do 
disjuntor ou capacidade de 
ruptura; 
 
 
 
I
nI
mI
rdI
Disjuntores: Dimensionamento 
 
 
 
• Região A  Não existe limitação da 
corrente; 
 
• Região B  disparo pela 
temporização da unidade térmica; 
 
• Região C  atuação sem 
temporização da unidade 
magnética; 
 
• Região D  Impropriedade de uso 
do disjuntor; 
 
 
Disjuntores: Sobrecarga 
• As seguintes condições devem ser satisfeitas: 
 
 
 
 
– é a corrente de projeto do circuito; 
– é a corrente nominal do dispositivo de proteção; 
– capacidade de condução de corrente de condutores energizados, 
conforme condição de instalação (ver norma NBR 5410); 
 
 
 
 
 
  ZN
NB
II
II


2
1
NI
BI
ZI
Disjuntores: Curva 
• Curva B: Adequados a proteção de circuitos de distribuição, 
iluminação, tomadas e comando. Atuam para correntes de curto 
circuito de 3 a 5 vezes a corrente nominal. 
 
• Curva C: Adequados a proteção de aparelhos e motores sujeitos a 
sobrecargas. Atuam para correntes de curto circuito de 5 a 10 vezes 
a corrente nominal. 
 
• Curva D: Indicados para cargas de grande porte que demandam 
elevadas correntes de partida. Atuam para correntes de curto 
circuito de 10 a 20 vezes a corrente nominal. 
 
 
 
 
 
 
 
Disjuntores: Condutores 
• Coordenação entre a solicitação térmica admissível do condutor 
(curva C) e a curva de atuação do disjuntor (curva D). 
 
 
 
 
 
Disjuntores: Motores 
• O tempo de atuação do disjuntor (Tad) deve ser maior que o tempo 
de partida do motor (Tpm); 
 
• O tempo de rotor bloqueado (Trb) deve ser maior ou igual ao 
tempo de atuação dos disjuntor; 
 
 
 
 
 
TpmTadTrb 
Disjuntores: Curto circuito 
• Capacidade de interrupção ou ruptura: 
– A capacidade de interrupção do disjuntor deve ser igual ou superior à corrente 
de curto-circuito trifásica no ponto de sua instalação; 
 
• Proteção contra faltas na extremidade do circuito: 
– A corrente de atuação mínima da unidade instantânea deve ser igual ou 
inferior à corrente de curto circuito presumida na extremidade do circuito 
correspondente à carga; 
 
• Proteção da isolação de condutores: 
– Considerando a corrente de curto-circuito do sistema, o tempo de atuação do 
disjuntor deve ser igual ou inferior ao tempo de suportabilidade térmica do 
condutor. 
 
 
 
 
 
Disjuntores: Condutores 
Disjuntores: Condutores 
Disjuntores: Curvas 
Disjuntores: Curvas 
Disjuntores: Simbologia 
 
Coordenação e Seletividade 
• Seletividade é a característica que deve ter um sistema elétrico 
quando submetido a correntes anormais, de modo a atuar os 
dispositivos de proteção para desenergizar somente a parte do 
circuito afetado; 
 
• Procedimentos: 
 
– Seletividade amperimétrica; 
 
– Seletividade cronométrica; 
 
 
Seletividade Amperimétrica 
• Fundamenta-se no principio de que as correntes de curto circuito 
crescem a medida que o ponto de defeito aproxima-se da fonte de 
alimentação. 
 
• Aplicado em sistemas de baixa tensão, onde as impedâncias dos 
condutores são significativas; 
 
 
 
Seletividade Amperimétrica 
• Para um defeito no ponto A de valor igual a e valores de ajuste 
das proteções P1 e P2, respectivamente, iguais a e , a 
seletividade amperimétrica estará satisfeita se ocorrer: 
 
 
CSI
1PI 2PI
21 PCSP III 
Seletividade Amperimétrica 
• A primeira proteção a montante do ponto de defeito deve ser 
ajustada a um valor inferior à corrente de curto circuito ocorrida 
dentro da zona protegida; 
 
• As proteções situadas fora da zona protegida devem ser ajustadas 
com valores superiores à corrente de curto-circuito; 
 
 
 
 
Seletividade Cronométrica• Fundamenta-se no princípio de que a temporização convencional 
de um dispositivo de proteção próximo ao ponto de defeito seja 
inferior a temporização intencional do dispositivo de proteção a 
montante; 
 
• A diferença dos tempos de disparo de duas proteções consecutivas 
deve corresponder ao tempo de abertura do disjuntor acrescido de 
um tempo de incerteza de atuação (intervalo de coordenação); 
 
• Intervalos de coordenação típicos são valor de 0,3 a 0,5s; 
 
Seletividade Cronométrica 
 
 
 
 
• Intervalo de coordenação de 0,4s: 
 
Tipos de ajuste 
 
 
 
 
• Curva de tempo inverso X curva de tempo definido: 
 
Seletividade Cronométrica 
 
 
 
 
• Mais usual na indústria, uma vez que disjuntores e fusíveis podem 
trabalhar com curvas de tempo inverso; 
 
• Desvantagens: 
• Tempo de atuação elevado a medida que se aproxima da fonte; 
 
• Imposição da concessionária de energia ao tempo de atuação da proteção; 
 
• Necessidade de superdimensionar termicamente dispositivos de 
seccionamento, barramento e cabos; 
 
• Quedas de tensão capazes de prejudicar outras cargas. 
 
 
Fusível em série com fusível 
 
 
 
 
• Seletividade entre fusíveis de mesmo tipo e tamanho 
imediatamente subsequente é praticamente natural; 
• Para assegurar a seletividade: 
 
• é o fusível à montante; 
 
• é o fusível à jusante; 
 
 
 
21 61 ff I,I 
1fI
2fI
Fusível em série com fusível 
 
 
 
 
• Exemplo: 
 
 
 
Fusível em série com disjuntor 
termomagnético 
 
 
 
 
• Faixa de sobrecarga: A seletividade é garantida quando a curva de 
desligamento do relé térmico do disjuntor não corta a curva do 
fusível. 
 
 
 
Fusível em série com disjuntor 
 
 
 
 
• Faixa de curto-circuito: necessário que o tempo de atuação do 
fusível ( ) seja igual ou superior em 50ms ao tempo de disparo do 
relé eletromagnético ( ): 
 
 
 
 
 
msTT adaf 50
afT
adT
Disjuntor em série com fusível 
 
 
 
 
• Faixa de sobrecarga: A seletividade é garantida quando a curva de 
desligamento do relé térmico do disjuntor não corta a curva do 
fusível. 
 
 
 
Disjuntor em série com fusível 
 
 
 
 
• Faixa de curto-circuito: necessário que o tempo de atuação do relé 
eletromagnético do disjuntor ( ) seja igual ou superior em 100ms 
ao tempo de atuação do fusível ( ): 
 
 
 
 
msTT afad 100
afT
adT
Disjuntor em série com disjuntor 
 
 
 
 
• Faixa de sobrecarga: A seletividade é garantida quando as curvas 
dos dois disjuntores não se cortam: 
 
 
Disjuntor em série com disjuntor 
 
 
 
 
• Faixa de curto-circuito: 
• O tempo de atuação do relé eletromagnético do disjuntor instalado no ponto 
mais próximo da fonte ( ) deve ser igual ou superior em 150ms ao tempo 
de atuação do relé eletromagnético do disjuntor instalado a jusante ( ); 
 
 
 
• A corrente de atuação do relé eletromagnético do disjuntor D1 deve ser no 
mínimo 25% maior que a corrente de atuação do relé eletromagnético D2: 
 
 
 
msTT adad 15021 
1adT
2adT
21 251 adad I,I 
DR`s 
• O Interruptor Diferencial tem como função principal proteger as 
pessoas ou o patrimônio contra faltas à terra: 
 
– Evitando choques elétricos (proteção às pessoas); 
– Evitando Incêndios (proteção ao patrimônio); 
 
• O DR não substitui um disjuntor, pois ele não protege contra 
sobrecargas e curto-circuitos. 
DR`s 
• A sensibilidade do interruptor varia de 30 a 500mA e deve ser 
dimensionada com cuidado, pois existem perdas para terra 
inerentes à própria qualidade da instalação. 
 
– Proteção contra contato direto (30mA): Contato direto com partes 
energizadas pode ocasionar fuga de corrente elétrica, através do corpo 
humano, para terra. 
 
– Proteção contra contato indireto (100mA a 300mA): No caso de uma falta 
interna em algum equipamento ou falha na isolação, peças de metal podem 
tornar-se "vivas" (energizadas). 
 
– Proteção contra incêndio (500mA): Correntes para terra com este valor 
podem gerar arcos / faíscas e provocar incêndios. 
DR`s 
• Curva tempo X corrente das reações fisiológicas dos seres humanos 
DR`s 
• Zona 1: não provoca distúrbios perceptíveis; 
 
• Zona 2: não provoca distúrbios prejudiciais; 
 
• Zona 3: provoca distúrbios fisiológicos sérios, porém reversíveis, tais 
como parada cardíaca, parada respiratória e contrações musculares; 
 
• Zona 4: provoca distúrbios fisiológicos severos e geralmente 
irreversíveis, tais como fibrilação cardíaca e parada respiratória; 
 
• Zona 5: Representa a faixa de atuação do dispositivo DR para 
corrente de fuga de 30mA; 
 
DR`s: Funcionamento 
• Dispositivo pode ser dividido em três partes: 
 
– Transformador toroidal para detecção de 
correntes de falta fase-terra; 
 
– Disparador diferencial que transforma uma 
grandeza elétrica em ação mecânica; 
 
– Mecanismo móvel e os respectivos elementos de 
contato. 
 
• Em condições normais, a soma das correntes 
que circulam nos condutores de fase e 
neutro é nula. 
 
DR`s: Funcionamento 
• Em caso de correntes de falta, surgirá um 
campo magnético residual que induzirá 
no secundário do transformador de 
corrente do dispositivo uma corrente 
elétrica; 
 
• Esta corrente sensibilizará o mecanismo 
de disparo do dispositivo DR. 
 
DR`s: Premissas 
• O uso do DR não dispensa o condutor de proteção; 
 
• O DR deve garantir o seccionamento de todos os condutores do 
circuito protegido; 
 
• O DR deve envolver todos os condutores vivos do circuito 
protegido, inclusive o neutro; 
 
• O DR NÃO deve envolver o condutor de proteção; 
 
 
 
DR`s: Uso obrigatório 
• Circuitos que alimentam pontos de utilização situados em locais 
contendo banheira ou chuveiro elétrico; 
• Circuitos que alimentam tomadas de corrente localizadas em 
áreas externas à edificação; 
• Circuitos que, em área de habitação, alimentam pontos de 
utilização situados em cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas 
de serviço, garagens e demais dependências internas molhadas 
em uso normal ou sujeitas a lavagens, cujos pontos estejam a uma 
altura inferior a 2,5m; 
• Circuitos que, em edificações não residenciais, alimentam pontos 
de tomadas situados em cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, 
áreas de serviço, garagens e, no geral, em áreas internas molhadas 
em uso normal ou sujeitas a lavagem. 
 
DR`s 
Aterramento Elétrico 
• Aterramento é a ligação de estruturas ou instalações com a terra, 
com o objetivo de estabelecer uma referência e permitir o fluxo 
para a terra de correntes elétricas de naturezas diversas, tais como: 
 
– Correntes de raios; 
 
– Descargas eletrostáticas; 
 
– Correntes de filtros, supressores de surto e para-raios de linha; 
 
– Correntes de curto-circuito para o terra; 
Aterramento Elétrico 
• Aterramento funcional: ligação à terra de um dos condutores do 
sistema (geralmente o neutro) e está relacionado com o 
funcionamento correto, seguro e confiável da instalação; 
 
• Aterramento de proteção: ligação à terra das massas e dos 
elementos condutores estranhos à instalação, visando a proteção 
contra choques elétricos por contato direto; 
 
 
Aterramento Elétrico: NBR 5410 
• Aterramento único para toda a instalação integrado à estrutura da 
edificação; 
 
• As entradas dos serviços públicos de energia e sinais devem estar 
localizadas próximas entre si e junto ao aterramento comum; 
 
• O aterramento do neutrodeve ser feito somente na entrada da 
instalação; 
 
• O condutor de aterramento deve ser conduzido junto com o 
cabeamento da instalação. 
Aterramento Elétrico: Hastes 
• Eletrodos de aterramento: 
– Aço galvanizado: altamente sujeita à corrosão; 
– Aço cobreado: camada de cobre sobre o vergalhão de aço reduz os efeitos da 
corrosão; 
• Tamanhos típicos de 1,5 a 4,0m; 
 
• Haste Cantoneira: Cantoneira de ferro zincada ou de alumínio; 
 
• Haste Copperweld: alma de aço revestida de cobre. 
 
 
 
Aterramento Elétrico: Elementos 
Aterramento Elétrico: Condutor de 
Aterramento 
• Solos ácidos: condutor de cobre com bitola não inferior a 16mm²; 
• Solos alcalinos: condutor de cobre com bitola não inferior a 25mm²; 
• Subestações: condutor de cobre com bitola não inferior a 25mm²; 
• Bitola do cabo deve ser determinada pela corrente de curto circuito 
fase-terra 
Aterramento Elétrico: Conexões 
• Usados em emendas e derivações; 
 
• Conectores aparafusados: usado na emenda de conectores; 
 
• Conexão exotérmica: conexão à quente, acarretando na fusão do 
elemento metálico com o condutor; 
 
• O uso de conexões é muito comum, visto que existem materiais 
específicos para cada parte da malha de proteção de uma 
edificação. Para conectar materiais sujeitos a corrosão quando em 
contato, usar conectores bi metálicos. 
 
Aterramento Elétrico: Conexões 
• Conectores: 
Aterramento Elétrico: Condutores 
de Proteção 
• Ligados das massas aos terminais de aterramento; 
 
• Seção mínima deve ser obtida conforme norma NBR 5410: 
 
– Seção do condutor fase menor que 35mm² –> Seção do condutor terra de 
16mm²; 
 
– Seção do condutor fase maior ou igual a 35mm² –> Seção do condutor terra 
deve ser no mínimo metade da seção do condutor fase; 
 
 
 
 
Aterramento Elétrico: Equalização 
• É recomendada a integração dos diversos sistemas de aterramento: 
 
– O neutro e os condutores de proteção da rede de distribuição de energia; 
 
– O aterramento do sistema de proteção contra descargas atmosféricas; 
 
– O aterramento das entradas de sinais e de instalações contendo 
equipamentos eletrônicos; 
 
– Aterramento de todas as estruturas metálicas. 
 
 
 
 
Esquemas de Aterramento 
• Esquemas diferem entre si em função da situação da alimentação e 
das massas com relação à terra: 
– 1ª letra: identifica a situação da alimentação em relação ao terra 
• T: sistema diretamente aterrado; 
• I: sistema isolado ou aterrado por impedância. 
– 2ª letra: identifica a situação das massas da instalação com relação ao terra 
• T: massas diretamente aterradas; 
• N: massas ligadas ao ponto de alimentação, onde é feito o aterramento. 
– 3ª letra: disposição dos condutores neutro e de proteção 
• S: condutores neutro e de proteção distintos; 
• N: neutro e de proteção combinados em um único (PEN). 
 
Esquema TN 
• O esquema TN possui um ponto da alimentação diretamente 
aterrado, sendo as massas ligadas a esse ponto através de 
condutores de proteção. 
• Três variantes de esquema TN, de acordo com a disposição do 
condutor neutro e do condutor de proteção, a saber: 
 
– TN-S; 
 
– TN-C-S; 
 
– TN-C; 
Esquema TN-S 
• O condutor neutro e o condutor de proteção são distintos; 
• Permite o uso de DR; 
• Recomendado quando não há possibilidade de executar 
aterramentos individuais para cada massa. 
 
Esquema TN-C 
• Funções de neutro e de proteção são combinadas em um único 
condutor, na totalidade do esquema; 
• Impossibilidade de uso do DR; 
• Uso não recomendado. 
Esquema TN-C-S 
• Em parte do qual as funções de neutro e de proteção são 
combinadas em um único condutor; 
Esquema TT 
• Possui um ponto da alimentação diretamente aterrado, estando as 
massas da instalação ligadas a eletrodo(s) de aterramento 
eletricamente distinto(s) do eletrodo de aterramento da 
alimentação; 
• Aterramento único para todas as massas: 
Esquema TT 
• Aterramento individual para cada massa; 
• Situação recomendada; 
Esquema IT 
• No esquema IT todas as partes vivas são isoladas da terra ou um 
ponto da alimentação é aterrado através de impedância. As massas 
da instalação são aterradas, verificando-se as seguintes 
possibilidades: 
 
– Massas aterradas no mesmo eletrodo de aterramento da alimentação, se 
existente; e 
 
– Massas aterradas em eletrodo(s) de aterramento próprio(s), seja porque não 
há eletrodo de aterramento da alimentação, seja porque o eletrodo de 
aterramento das massas é independente do eletrodo de aterramento da 
alimentação. 
Esquema IT 
• A : sem aterramento da alimentação; 
Esquema IT 
• B: alimentação aterrada através de impedância; 
Esquema IT 
• B.1: massas aterradas em eletrodos separados e independentes do 
eletrodo de aterramento da alimentação; 
Esquema IT 
• B.2: massas coletivamente aterradas em eletrodo independente do 
eletrodo de aterramento da alimentação; 
Esquema IT 
• B.3: massas coletivamente aterradas no mesmo eletrodo da 
alimentação. 
Esquema IT 
• Suprimento de instalações industriais de processo contínuo, onde a 
continuidade da alimentação seja essencial, com tensão de 
alimentação igual ou superior a 380V, com atendimento obrigatório 
das seguintes condições: 
 
– O neutro não é distribuído; 
 
– Existe detecção permanente de falta para terra; 
 
– Manutenção e supervisão a cargo de pessoal habilitado. 
Esquema IT 
• Suprimento de circuitos de comando, cuja continuidade seja 
essencial, alimentados por transformador isolador, com tensão 
primária inferior a 1kV, com atendimento obrigatório das seguintes 
condições: 
– Existe detecção permanente de falta para terra; 
 
– Manutenção e supervisão a cargo de pessoal habilitado; 
 
– Circuitos isolados de reduzida extensão, em instalações hospitalares; 
 
– Alimentação exclusiva de fornos industriais; 
 
– Alimentação de retificadores dedicados a acionamentos de velocidade 
controlada.