150512 9ª aula Dispositivo de Proteção de Baixa Tensão

Prévia do material em texto

Instalações Elétricas 
Prediais 
Dispositivo de Proteção de Baixa Tensão 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO PARA 
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO 
Todos os condutores vivos de um circuito devem ser protegidos contra 
as sobrecargas e contra os curtos-circuitos, por um ou mais 
dispositivos de proteção que promova(m) sua interrupção quando da 
ocorrência de uma dessas condições anormais. Por outro lado, a 
proteção contra as sobrecargas e contra os curto-circuitos devem ser 
devidamente coordenadas. São considerados dispositivos que 
asseguram a proteção contra as sobrecargas e contra os curtos-
circuitos os que são capazes de interromper qualquer sobrecorrente 
igual ou inferior à corrente presumida de curto-circuito, no ponto de 
aplicação. Podem ser aplicados para essa dupla função disjuntores 
com disparadores de sobrecorrente, disjuntores associados com 
fusíveis e dispositivos fusíveis de uso geral. São considerados 
dispositivos que asseguram apenas proteção contra sobrecorrente 
aqueles que têm capacidade de interrupção inferior à corrente de curto-
circuito presumida no ponto de aplicação. É o caso, por exemplo, dos 
relés térmicos. Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
Sobrecarga. 
As correntes de sobrecarga são caracterizadas 
pelos seguintes fatos: • provocam, no circuito, 
correntes superiores à corrente nominal (até 10 x 
IN); • provocam solicitações dos equipamentos 
acima de suas capacidades nominais. As 
sobrecargas são extremamente prejudiciais ao 
sistema elétrico, produzindo efeitos térmicos 
altamente danosos aos circuitos. 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
Correntes de curto-circuito. 
As correntes de curtos-circuitos são 
provenientes de falhas ou defeitos graves das 
instalações, tais como: • falha ou rompimento 
da isolação entre fase e terra; • falha ou 
rompimento da isolação entre fase e neutro; • 
falha ou rompimento da isolação entre fases 
distintas. As correntes de curto-circuito se 
caracterizam por possuir valores 
extremamente elevados, da ordem de 1.000 a 
10.000% da corrente nominal do circuito. 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
Disjuntores termomagnéticos. 
Os disjuntores são dispositivos que garantem, 
simultaneamente, a manobra e a proteção 
contra correntes de sobrecarga e contra 
correntes de curto circuito. De forma resumida, 
os disjuntores cumprem três funções básicas: • 
abrir e fechar os circuitos (manobra); • proteger 
os condutores e os aparelhos contra 
sobrecarga, através de seu dispositivo térmico; 
• proteger os condutores contra curto-circuito, 
através de seu dispositivo magnético. 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
Princípio de funcionamento de um disjuntor 
termomagnético 
Existem dois modos de atuação de um 
disjuntor: a atuação térmica, em caso de 
ocorrência de sobrecarga, e a atuação 
magnética, em caso de ocorrência de curto-
circuito. 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
Operação térmica. 
Os disparadores térmicos operam baseados no princípio dos pares 
termoelétricos, isto é, nas diferentes dilatações que apresentam os 
metais quando submetidos a uma variação de temperatura. Duas 
lâminas de metais diferentes são ligadas através de solda, sob 
pressão ou eletroliticamente. Estas lâminas dilatam diferentemente 
quando aquecidas, fazendo com que o conjunto se curve e 
produzindo o fechamento de um contato que, por sua vez, provoca a 
abertura do disjuntor. A Figura a seguir ilustra o exposto. Os 
disparadores térmicos, que nos disjuntores, normalmente, são 
percorridos pela corrente de carga do circuito, devem operar a partir 
de uma corrente de operação, referida a uma temperatura de 
calibração. Para temperaturas ambientes superiores à de calibração, 
o disjuntor pode atuar com valores de corrente inferiores à de 
operação previamente fixadas. Alguns disparadores térmicos 
possuem um faixa de corrente de ajuste sendo a calibração realizada 
atuando-se sobre o alongamento ou a curvatura das lâminas. 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
Operação magnética. 
A Figura a seguir mostra o esquema básico de um 
disparador magnético. Sua armadura é tensionada 
através de uma mola, de tal forma que apenas acima 
de um valor definido de corrente, chamada de 
corrente de operação, é vencida a inércia da 
armadura e a tensão da mola. A armadura é, então, 
atraída pelo núcleo, promovendo, através de 
conexões mecânicas, a abertura dos contatos de um 
disjuntor. 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
A força necessária para equilibrar a 
ação da mola é proporcional ao 
quadrado da força magnetomotriz do 
circuito magnético, N x I, sendo N o 
número de espiras da bobina e I a 
corrente de operação do disparador 
(que circula pelo circuito protegido e 
pela bobina). Assim, qualquer corrente 
de valor superior a I provoca a 
atuação do dispositivo. 
A corrente de operação pode ter um 
valor único fixado ou pode ser variável 
numa faixa de corrente de ajuste, o 
que é obtido através da variação do 
entreferro ou da tensão da mola. 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
Atuação térmica. 
Atuação Térmica de um disjuntor no momento de ocorrência 
de uma sobrecarga. O disjuntor fica posição fechada: a 
alavanca foice está bloqueada na alavanca de engate . 
Quando da ocorrência de uma sobrecarga, o bimetal se curva 
até agir sobre a parte final da alavanca de engate. O esquema 
B mostra a rotação da alavanca de engate que liberta a 
alavanca foice à qual é fixada a mola. O contato se abre 
enquanto o conjugado da força, transmitido pela mola ao 
contato móvel, muda de sentido em relação ao fulcro. O 
término da atuação térmica: o contato móvel continua seu 
movimento até a abertura total, enquanto a alavanca de 
manobra passa à posição intermediária, indicando a atuação 
automática do dispositivo. 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
Atuação magnética. 
Atuação do disjuntor durante a ocorrência de um curto-
circuito. O disjuntor na posição fechada: a alavanca foice 
está bloqueada na alavanca de engate. Ocorrendo um 
curto-circuito, o disparador eletromagnético atrai a alavanca 
de engate, liberando a alavanca foice. O momento que o 
contato se abre. Também nesse caso, a alavanca de 
manobra passa a posição intermediária, indicando a 
atuação automática do dispositivo. E para fechar 
novamente o disjuntor, deve-se rearmar o mecanismo, 
girando a alavanca de manobra até a posição de abertura; 
reengatada a alavanca, pode-se de novo proceder ao 
fechamento. 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
Características dos disjuntores. 
Três características dos disjuntores são importantes: 
1. Número de pólos: 
• monopolares ou unipolares – protegem somente uma 
única fase; 
• bipolares – protegem, simultaneamente, duas fases; 
• tripolares – protegem, simultaneamente, três fases; 
 
2. Tensão de operação: 
• baixa tensão (tensão nominal até 1.000 V); 
• média e alta tensões (acima de 1.000) V. 
3. corrente de interrupção admissível: máximo valor da 
corrente de curto circuito que o disjuntor consegue 
interromper. 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
1)Dimensionar os condutores e o disjuntor de um circuito 
de chuveiro, com as seguintes características: PN = 4.400 
W; U = 220 V (F-F), sendo utilizados condutores de cobre 
com isolação PVC, instalados em eletroduto aparente, 
onde existe um outro circuito. Temperatura ambiente de 
40o C e comprimentodo circuito de 12,5 m. Considere 
fator de potência de 1,0 e queda de tensão percentual de 
2%. Utilizar disjuntor bipolar. 
EXERCÍCIOS 
Resposta: 
 • condutores de 4 mm2 ; 
• disjuntor bipolar de 25 A. 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
2)Dimensionar os condutores e o disjuntor de um circuito 
que alimenta uma carga de 9 kVA. Considere os seguintes 
dados: 
• circuito trifásico sem neutro; 
• tensão de 220 V; 
• condutores de cobre com isolação PVC instalados em 
eletrodutos de PVC em alvenaria; 
• fator de potência de 0,8; 
• um único circuito no eletroduto; 
• temperatura ambiente de 30o C; 
• comprimento do circuito de 20 m; 
• queda de tensão percentual de 2%; 
• utilizar disjuntores unipolares. 
Resposta: 
 • condutores de 4 mm2 ; 
• disjuntores unipolares de 30 A. 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
3) Dimensionar os condutores e o disjuntor de um circuito 
que alimenta uma carga de 1.800 W. Considere os 
seguintes dados: 
• tensão de 110 V (F-N); 
• condutores de cobre com isolação PVC instalados em 
eletrodutos de PVC embutidos em alvenaria; 
• fator de potência de 1,0; 
• três circuito no eletroduto; 
• temperatura ambiente de 30o C; 
• comprimento do circuito de 5 m; 
• queda de tensão percentual de 2%; 
condutores de 4 mm2 ; 
• disjuntores unipolares de 20 A; ou 
 • disjuntor bipolar de 20 A. 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515 
4) Dimensionar os condutores e a proteção (disjuntores ou fusíveis Diazed) de 
um circuito alimentador de uma instalação elétrica residencial com as 
seguintes cargas: 
• tomadas de uso geral (Tugs): 2.800 W; 
• iluminação: 1.000 W; 
• 2 chuveiros (4.000 W cada); 
• 2 condicionadores de ar (1.900 W cada); 
• 1 torneira elétrica (3.000 W); 
• 1 ferro elétrico (1.000 W); 
• 1 forno de micro ondas (1.500 W); 
• 1 máquina de lavar louça (2.000 W); 
• 1 máquina de secar roupa (2.500 W); 
• tensão de 220 V (2F - N); 
• condutores de cobre com isolação PVC instalados em eletroduto de PVC 
embutidos em alvenaria; 
• fator de potência de 0,95; 
• comprimento de 25 m; • temperatura de 30o C; 
• um único circuito no eletroduto; 
• queda de tensão admissível de 2%. 
condutores de 35 mm2 ; • disjuntores unipolares ou tripolares de 90 A. • fusíveis Diazed de 90 A. É importante observar que existiam outras 
quatro opções de proteção que poderiam ser utilizadas: os disjuntores de 100 A e os fusíveis de 100 A. No entanto, o custo seria maior. 
Portanto, deve-se optar por uma dessas soluções apresentadas. 
Profº.Hang Chuen Yee 
9ª aula 120515