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•31/03/2015 •1 Pessoal, dominados os conceitos sobre eletricidade e a partir do levantamento das potências realizado nas aulas anteriores, pode-se dizer que foram dados os primeiros passos efetivos para alcançar um dos principais objetivos do curso que é o desenvolvimento de um Projeto de Instalações Elétricas Residencial. Nesta aula será dada uma pausa no projeto para estudarmos a função do quadro de distribuição e suas particularidades, bem como os dispositivos de proteção, seus princípios de funcionamento, suas interligações, entre outros detalhes correlacionados. •31/03/2015 •2 protegem contra e contra protegem contra DTM’s – Disjuntores Termomagnéticos Circuitos terminais originados do Quadro de distribuição Dispositivos de proteção que contém Sobrecarga e Curto-Circuito tipos DDR’s - Disjuntores diferenciais residuais IDR’s - Interruptores diferenciais residuais DPS’s – Dispositivos de Proteção contra surtos Choque Elétrico Surtos O objetivo desta aula é de maneira geral, reconhecer e ilustrar as definições de quadro de distribuição, dos disjuntores termomagnéticos (DTM’s), dos disjuntores diferenciais residuais (DDR’s), dos interruptores diferenciais residuais (IDR’s) e dos dispositivos de proteção contra surtos (DPS), bem como organizar informações relacionadas à suas aplicações. Tudo, sob a luz da ABNT NBR 5410:2004 e de outras normas técnicas correlacionadas. •31/03/2015 •3 Como apresentado anteriormente os conceitos vistos nas aulas anteriores facilitarão a compreensão dos assuntos a serem tratados nesta aula. Na última figura apresentada na última aula e reapresentada no próximo slide, denominada visão geral do sistema de fornecimento, ficava claro o posicionamento em que deve ser inserido um quadro de distribuição em uma Instalação Elétrica Residencial. O mesmo recebe alimentação do quadro medidor de energia elétrica e distribui aos circuitos terminais por meio de dispositivos de proteção. Portanto, a rede pública de energia elétrica alimenta o medidor que alimenta o quadro de distribuição, que por sua vez alimentará os circuitos terminais. Figura 2.5 – Visão geral sistema de fornecimento – Fonte: Manual de Instalações Elétricas Prysmian 2006 •31/03/2015 •4 Vejamos, portanto, as definições necessárias e os conceitos fundamentais relacionados aos dispositivos de proteção aplicados nos circuitos terminais, de modo que se construa o conhecimento e a compreensão necessária para posterior aplicação ao desenvolvimento do projeto de instalações elétricas. Quadro de distribuição é o centro de distribuição de toda a instalação elétrica de uma residência. Ele é o centro de distribuição, pois além de receber os condutores que vêm do medidor, distribui em circuitos por meio de dispositivos de proteção aos circuitos terminais da residência. Conforme o item 6.5.4.10 da NBR 5420:2004, os quadros devem ser entregues com a advertência indicada a seguir: •31/03/2015 •5 E quanto à localização do quadro de distribuição... Figura 3.1 – Quadro de distribuição [1] Figura 3.2 – Modelo de Placa de advertência [1] Figura 3.3 – Localização do quadro medidor [1] •31/03/2015 •6 Por meio das ilustrações a seguir, poderão ser visualizados os dispositivos de proteção instalados em um quadro de distribuição, bem como as interligações existentes em um fornecimento bifásico a três fios, sendo duas fases, neutro e proteção. Figura 3.4 – Quadro de distribuição [1] A seguir serão apresentadas as partes que constituem um disjuntor termomagnético. 1 - Carcaça externa do disjuntor. Material termoplástico. 2 - Terminal superior para fixação do cabo. 3 - Câmara de extinção de arco elétrico. 4 - Bobina para disparo magnético. 5 - Alavanca liga/desliga. 6 - Contato fixo. 7 - Contato móvel. 8 - Guia para arco elétrico. 9 - Bimetal responsável pelo disparo térmico. 10 - Terminal inferior para fixação do cabo. 11 - Fixações em trilho padrão DIN. Figura 3.5 – Visão interna de um DTM padrão DIN [3] Devido aos sistemas de fornecimento existentes, os tipos de disjuntores encontrados são os Monopolares, Bipolares e Tripolares. •31/03/2015 •7 Figura 3.6 – Características do DTM [1] Desta forma disjuntores termomagnéticos são dispositivos que: Para um sistema de fornecimento bifásico sempre deve ser utilizado o disjuntor bipolar. Utilizando dois unipolares não há garantia de desligamento das duas fases. No Brasil a norma ABNT NBR NM 60898 [4] define para o disparo instantâneo, magnético as faixas de atuação B, C e D. Curva B – Cargas sensíveis, eletrônicas ou resistivas em circuito, exclusivos com linhas extensas. Curva C – Cargas genéricas em instalações residenciais e similares ou eletrodomésticos em geral. Curva D – Cargas genéricas com corrente elevada no fechamento. •31/03/2015 •8 Curva do Disjuntor Faixa de Atuação B 3 a 5 x IN C 5 a 10 x IN D 10 a 20 x IN Curva B – Cargas Resistivas (Chuveiro, torneira elétrica, iluminação, etc.) e; Curva C – Cargas Indutivas e/ou desconhecidas, ou seja, em PTUG’s. Tabela 3.1 – Faixa de atuação eletromagnética dos disjuntores termomagnéticos [3] Figura 3.8 – Característica tempo-corrente típica de disjuntor termomagnético [5] Figura 3.9 – Característica tempo-corrente de mini-disjuntores normalizadas pela IEC [5] •31/03/2015 •9 É um dispositivo constituído de um disjuntor termomagnético acoplado a outro dispositivo: o diferencial residual. Sendo assim, ele conjuga as duas funções: Figura 3.10 – DDR – Disjuntor Diferencial Residual [1] Figura 3.11 – Princípio de funcionamento do dispositivo DR [5] Figura 3.12 – Vista em corte de um Interruptor Diferencial Residual [5] •31/03/2015 •10 Figura 3.13 – Interruptor Diferencial Residual – IDR [1] Figura 3.14 – Casos (e exceções) em que a norma exige proteção diferencial-residual de alta sensibilidade {5] – IDR [5] •31/03/2015 •11 Proteger as pessoas contra choques elétricos provocados por contato direto ou indireto! Figura 3.15 – Conceito sobre contato direto e indireto [1] No Brasil, os tipos de DR’s comercializados são os Bipolares e os Tetrapolares. Ambos, para alta sensibilidade (30mA) e baixa sensibilidade (300 mA). Existem duas opções para a instalação dos dispositivos apresentados. Um deles é o mais tecnicamente viável, pois se houver fuga de corrente em um determinado circuito, somente o dispositivo daquele circuito irá atuar. Veja na figura 3.16 a seguir. A outra solução, que pode-se dizer a mais economicamente viável é escolher a instalação de um IDR como geral, enquanto os circuitos são protegidos por DTM. Veja também na figura 3.17. •31/03/2015 •12 Figura 3.16 – Quadro de distribuição com DTM + IDR em cada circuito [1] Figura 3.17 – Quadro de distribuição com IDR Geral e DTM em cada circuito [1] NOTAS: No caso de instalação de IDR na proteção geral, o mesmo deve ser precedido de proteção termomagnética, ou seja, protegido contra sobrecarga e curto-circuito, podendo ser instalado no quadro de distribuiçãoconforme figura 3.17, ou no quadro de medição, situação mais comumente encontrada; Esta solução pode apresentar o inconveniente de que se houver qualquer fuga de corrente em qualquer circuito terminal, pode levar o IDR a disparar, desligando a casa inteira. Porém, se acontecer, basta desligar todos os DTM’s dos circuitos terminais, religar o IDR e ir religando um a um cada circuito terminal de forma a identificar o circuito em questão, podendo ser a princípio isolado, para uma análise, detecção do defeito e eliminação da fuga de corrente naquele circuito posteriormente. •31/03/2015 •13 As sobretensões e os surtos na rede elétrica são uma das principais causas de danos a equipamentos e instalações elétricas. Eles podem ocorrer, principalmente, devido a manobras na rede elétrica, faltas para outras instalações de tensão superior e, na maioria dos casos, devido a descargas atmosféricas. Para proteção contra surtos são utilizados os dispositivos de proteção contra surtos (DPS). A ABNT NBR 5410:2004, válida desde maio de 2005, torna o uso do DPS obrigatório. Mas qual o siginificado de sobretensão? E surto? As figuras 3.18 e 3.19 podem ajudar a entender. Figura 3.18 – Sobretensão [6] Figura 3.19 – Surto [6] •31/03/2015 •14 Um surto pode ter uma alta variação de tensão: Figura 3.20 – Surto de tensão [6] A proteção contra surto deve ser realizada por meio de três medidas básicas: - Um sistema de aterramento devidamente projetado e instalado; - Utilização da equipotencialização; - Instalação dos dispositivos de proteção contra surto – DPS. •31/03/2015 •15 Um sistema de aterramento é um conjunto de condutores enterrados, cujo objetivo é realizar o contato entre o circuito e o solo com a menor impedância possível. Figura 3.21 – Exemplos de Aterramento [6] A figura 3.22 ilustra uma onda atingindo um barco, todos os equipamentos, juntamente com o barco, irão subir juntos. Isto significa que não irão existir diferenças de potencial gravitacional entre os equipamentos e também entre o barco e os equipamentos. Figura 3.22 – Analogia sobre equipotencialização [6] •31/03/2015 •16 Uma situação similar ocorre quando uma descarga atmosférica atinge um avião. O potencial elétrico do avião em relação à terra aumenta muito, mas não aparecem diferenças de potencial significativas entre o avião e os equipamentos instalados em seu interior. Figura 3.23 – Analogia sobre equipotencialização [6] Um exemplo de equipotencialização de uma estação de rádio. Figura 3.24 – Exemplo de equipotencialização de uma estação de rádio [6] •31/03/2015 •17 O princípio de funcionamento do DPS pode de maneira simplificada ser apresentada conforme a sequência de figuras a seguir. Figura 3.25 – Princípio de funcionamento DPS - 1ª etapa [6] Figura 3.26 – Princípio de funcionamento DPS - 2ª etapa [6] Figura 3.27 – Princípio de funcionamento DPS - 3ª etapa [6] Figura 3.28 – Princípio de funcionamento DPS - 4ª etapa [6] Após a normalização do sistema elétrico o DPS volta a se comportar como uma chave aberta, podendo voltar ou não a funcionar normalmente, pois dependerá de sua vida útil. Figura 3.29 – Princípio de funcionamento DPS - 5ª etapa [6] •31/03/2015 •18 Conforme a capacidade de suportar as sobretensões trransitórias e/ou repetitivas, os DPS’s são classificados em classe I, II, III e (I/II). Para escolher corretamente o DPS, sugere-se sempre consultar o fornecedor para auxiliar no dimensionamento. Figura 3.30 – Exemplo de DPS Classe I ou II e Classe III [1] A ABNT NBR 5410:2004 apresenta em sua tabela 15 a classificação das descargas atmosféricas, bem como códigos que identificam determinadas características. Tabela 3.1 – Tabela de consulta sobre o tipo de descargas atmosféricas [7] •31/03/2015 •19 Portanto, segundo a própria Norma Técnica e as características de funcionamento dos DPS’s, pode-se concluir que o DPS Classe I é indicado para locais AQ3, sujeitos à descargas diretas, como por exemplo: Edificações com Sistema de Proteção contra Descarga Atmosféricas (SPDA), ou edificações próximas de SPDA até 100 m. O DPS Classe II é indicado para locais AQ2, sujeitos à descargas indiretas. Sendo aplicável em todas as instalações, inclusive no quadro de distribuição. O DPS Classe III é indicado para locais que exigem proteção mais fina, aplicáveis a equipamentos sensíveis localizados a mais de 30 metros de um DPS Classe II, como por exemplo, TV de plasma/LCD, computador, etc. Já o DPS classe I/II reúne as características de ambos e podem ser aplicados na entrada da edificação. Figura 3.31 – Exemplo de instalação de DPS Classe I/II, II e III em edifício [8] •31/03/2015 •20 Em residências, na maioria dos casos não se utilizará de modo obrigatório o DPS classe I ou I/II na entrada de energia, ou seja, no quadro de medição, ficando esta aplicação mais voltada para edificações altas ou como apresentado a pouco, próximas de edificações próximas de SPDA, até 100 m. Assim sendo: Figura 3.32 – Exemplo de instalação de DPS Classe II, III em residência [1] Um exemplo de ligação do DPS para um sistema de fornecimento bifásico a três fios, considerando o condutor de proteção PE (terra) separado do neutro, por exemplo em um quadro de distribuição com sistema de aterramento TNS (Terra e Neutro Separados), que por sinal é o utilizado em residências. Figura 3.33 – Exemplo de instalação de DPS classe II no quadro de distribuição [6] •31/03/2015 •21 A seguir é apresentado um exemplo de ligação clássica do DPS, interligando DTM como geral instalado ou no próprio quadro de distribuição, ou no quadro de medição. Figura 3.34 – Exemplo de instalação clássica de DPS classe II no quadro de distribuição [6] Olá eu sou o DTM geral, posso ser instalado dentro do próprio quadro de distribuição, ou no quadro de medição! Olá eu sou o IDR geral, e para este caso sou instalado no quadro de distribuição! Olá somos os DPS’s Classe II, e para este caso estamos instalados no quadro de distribuição! Nota: Observem que o sistema de aterramento tem o condutor de proteção (PE) separado do neutro (N). O mesmo é denominado TNS. Contudo, se faz necessário esclarecer que existem várias outras maneiras de interligação dos dispositivos de proteção devido às outras configurações existentes de sistema de aterramento e de disposição dos dispositivos em função de aplicações diferenciadas. Na ABNT NBR 5410:2004 no item 6.3.5.2.2, são apresentadas as diversas possibilidades de interligação. Como pôde ser observado, neste material didático, foi escolhido apresentar a instalação clássica para uma residência. Desta forma, estudamos a função do quadro de distribuição e suas particularidades, bem como os princípios de funcionamento dos dispositivos de proteção a serem instalados. Na próxima aula estudaremos os circuitos elétricos mais comuns utilizados em uma residência. Até lá!!! •31/03/2015 •22 A Schneider Eletric apresentou uma solução econômica para o uso do dispositivo DR e dos DTM’s de forma compacta para apartamentos ou residências de pequeno porte. Responsável pelo Conteúdo: Prof. Robmilson Simões Gundim Obrigado pela atenção, organize seu tempo de estudo pois só terá a ganhar, e até a próxima aula! Fiquematentos!!!
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