Instalações - aula8

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Disciplina: Instalações de Baixa Tensão
Aula 8: Dispositivos de Proteção utilizados em uma IBT
Apresentação
Nesta aula definiremos os dispositivos de proteção e as noções sobre seletividade.
Apresentaremos os conceitos básicos de sobrecarga e curto-circuito e conheceremos
as curvas tempo x corrente de um dispositivo de proteção.
Faremos uma introdução ao estudo dos disjuntores termomagnéticos: princípio de
funcionamento, parâmetros elétricos (corrente, capacidade de interrupção, tipo de
curva), tipos de disjuntores (minidisjuntores, disjuntores em caixa moldada e
disjuntores abertos) e os principais fabricantes.
Apresentaremos também o dispositivo diferencial residual de corrente (DR) e o
dispositivo protetor contra surto (DPS).
Objetivos
Identificar o que é um dispositivo de proteção e a sua importância nas
Instalações Elétricas de Baixa Tensão;
Reconhecer os principais dispositivos de proteção utilizados nas IBTs;
Analisar catálogos técnicos dos principais fabricantes de dispositivos de proteção
em baixa tensão.
Os dispositivos de proteção e a
seletividade
Leia esta reportagem
<https://noticias.r7.com/sao-paulo/prefeitura-
de-sp-avisou-mp-que-predio-tinha-risco-de-
incendio-02052018> , publicada no site do
R7.com, em 02 de maio de 2018.
Toda instalação elétrica está sujeita a distúrbios na energia oriundos
internamente ou externamente a ela. Tais distúrbios, como sobrecargas
(geram correntes que ultrapassam o valor nominal dos componentes da
instalação) e curto circuitos (geram correntes elevadas devido a falhas na
isolação de equipamentos da instalação), são imprevisíveis e podem ocorrer a
qualquer momento e com duração que vai de uns poucos segundos até
algumas horas.
Os dispositivos de proteção atuam de forma seletiva para evitar que um
defeito em um circuito isolado não afete toda a instalação, e que se possa
efetuar o reparo somente no circuito atingido pelo defeito.
A NBR 5410 estabelece que todos os circuitos de uma instalação elétrica
devem ser protegidos contra sobretensão e curto-circuito. Os mais
importantes são:
Fusível
Disjuntor termomagnético
Fusível
https://noticias.r7.com/sao-paulo/prefeitura-de-sp-avisou-mp-que-predio-tinha-risco-de-incendio-02052018
Dispositivo que possui um fio condutor (filamento ou lâmina) sensível à
passagem de corrente superior ao seu valor nominal. Ao exceder este valor
durante um tempo especificado, o condutor se funde, interrompendo a
passagem da corrente, protegendo o circuito.
 Dispositivos fusíveis
Os fusíveis:
São de operação simples e segura
Apresentam baixo custo
Não permitem manobras
São usados em chaves seccionadoras de corrente elétrica
Devem ser utilizados em cada fase
Não podem ser reutilizados após sua atuação
Só protegem os circuitos, quando neles circulam, correntes de curto-circuito e
não as sobrecorrentes
Característica tempo-corrente de
fusíveis
Fornece o tempo de interrupção (fusão) em corrente presumida, em condições
específicas de operação. A imagem abaixo ilustra a curva característica de
atuação de fusíveis padrões de 2 a 90ª.
 Curva característica Tempo x Corrente de
fusíveis de 2 a 90A
Você pode observar na curva característica tempo-corrente de fusíveis, que no
eixo horizontal estão os valores da corrente presumida no fusível e no eixo
vertical está o tempo de interrupção (fusão) deste.
Quanto maior o tempo de fusão, maior é o valor
da corrente que o fusível pode conduzir em
situações extremas de carregamento, sem se
fundir.
Quando um fusível se funde, ele interrompe a passagem da corrente elétrica,
devendo ser substituído imediatamente.
Disjuntor termomagnético
Dispositivo mecânico capaz de conduzir corrente nominal por longo período.
Quando a corrente ultrapassa o valor nominal do dispositivo ele atua (dispara)
interrompendo a passagem da corrente. Para que ele volte à condição normal
precisa ser rearmado.
Protege os circuitos contra sobrecorrentes (dispositivo térmico) e correntes de
curto-circuito (dispositivo magnético). Pode ser monopolar ou multipolar.
 Disjuntor bipolar
Curva característica tempo-
corrente
Por meio dela pode-se escolher o disjuntor mais adequado em função do tipo
de circuito a ser protegido.
A imagem a seguir ilustra a curva de característica de um disjuntor padrão.
 Curva tempo x Corrente de um disjuntor
padrão.
Você pode observar na curva característica tempo-corrente do disjuntor
mostrado que no eixo horizontal estão os valores da corrente de operação (em
múltiplos da corrente nominal In) e no eixo vertical está o tempo de atuação
(tempo de desarme do disjuntor).
Quanto maior o tempo de atuação, maior é a capacidade de condução do
disjuntor, ou seja, maiores valores de corrente podem circular no circuito que
ele protege.
Após o desarme do disjuntor, ele deve ser rearmado manualmente pelo
usuário, a fim de que o dispositivo volte a entrar em operação normal de
serviço.

Atenção
É importante você lembrar que os disjuntores protegem os equipamentos
da instalação, como cabos, conexões e aparelhos.
Princípio de funcionamento dos
disjuntores
Vamos ver o funcionamento tipos de disjuntores listados abaixo:
Disjuntor térmico
Este tipo de disjuntor funciona pelo princípio da deformação de uma
lâmina bimetálica.
A lâmina se deforma com a passagem de uma corrente de sobrecarga,
provocando a abertura do contato mecânico que interrompe a passagem
da corrente, protegendo os equipamentos conectados ao circuito.
Como vantagens, você deve ter em mente:
Simplicidade;
Robustez;
Preço baixo.
Como desvantagens, você deve observar:
Baixa precisão;
Tempo de ação lento.
Observe que este tipo de disjuntor não deve ser utilizado para proteção
de curtos-circuitos.
Disjuntor magnético
O princípio de funcionamento deste tipo de disjuntor é o
eletromagnetismo. Uma variação de corrente elétrica que atravessa as
espiras de uma bobina, gera o campo magnético nela fazendo com que a
chapa metálica do contato seja atraída, abrindo o contato, protegendo o
circuito a ele conectado.
Disjuntor termomagnético
Este tipo é uma junção do disjuntor térmico e magnético. É muito
utilizado em instalações comerciais e residenciais. Possui funções de:
Manobra: abertura e fechamento voluntário do circuito;
Proteção contra sobrecarga: atua como disjuntor térmico;
Proteção contra curto-circuito: atua como disjuntor magnético.
Você deve então saber que o disjuntor termomagnético pode ser usado
para a proteção contra curto-circuito e sobreaquecimento gerados por
sobrecarga.
Tipos de curva dos disjuntores
Dependendo dos tipos de equipamentos (cargas) que se deseja proteger,
existe uma faixa de corrente de ruptura e tempo de ruptura do disjuntor.
Desta forma os disjuntores são classificados em categorias.
Então existe uma categoria adequada de disjuntor a ser utilizado, essas
categorias apresentam curvas de ruptura específicas, que determinam o
período de tempo e a faixa dos limites de corrente que o dispositivo suporta.
Curva característica tipo B
Para disjuntores aplicados em circuitos que possuem cargas resistivas (fornos,
chuveiros e aquecedores elétricos, e circuitos de tomada de uso geral para
estes fins). Neles a corrente de ruptura é de 3 a 5 vezes maior que a sua
corrente nominal (In).
Curva característica tipo C
Para disjuntores aplicados em circuitos que possuem cargas indutivas
(equipamentos de refrigeração, bombas, motores e circuitos de iluminação
com reatores de partida). Neles a corrente de ruptura é de 5 a 10 vezes maior
que a corrente nominal.
Curva característica tipo D
Para disjuntores aplicados em circuitos industriais, que possuem motores de
grande porte, grandes transformadores, máquinas de solda etc. Neles a
corrente de ruptura é de 10 a 20 vezes maior que a corrente nominal.
Principais tipos de disjuntores
Minidisjuntores
São equipamentos que protegem os condutores da instalação contra
curtos-circuitos e sobrecargas de energia, proporcionando aplicações
seguras e econômicas em instalações elétricas residenciais, comerciais e
industriais.Possuem disparo livre, isto é, podem disparar mesmo com a alavanca de
acionamento travada na posição “on”. A imagem a seguir ilustra um
minidisjuntor de fabricante conhecido.
 Minidisjuntor de fabricante conhecido.
Disjuntores em caixa moldada
Utilizados principalmente em circuitos AC/60Hz, podem ser utilizados
como disjuntor, proteção para equipamentos que possam ser danificados
por sobrecarga e curtos-circuitos, disjuntor seccionador ou chave
principal.
São divididos em duas versões:
Disparadores térmico e magnético fixo; e
Disparadores térmico ajustável e magnético fixo, tripolares, com
tensão de trabalho nominal até 690V.
A imagem a seguir ilustra um disjuntor em caixa moldada de fabricante
conhecido.
 Disjuntor em caixa moldada de fabricante
conhecido.
Disjuntores abertos
São ideais para aplicações de corrente entre 800 até 6300A. Pode
fornecer informações para o monitoramento e o controle da instalação
elétrica.
A imagem a seguir ilustra um disjuntor aberto de fabricante conhecido.
 Disjuntor aberto de fabricante conhecido.
Dispositivo Residual de Corrente
(DR)
É um dispositivo que atua como um sensor desarmando o disjuntor de circuito
na presença de uma fuga de corrente , pela comparação diferencial de seus
valores de entrada e saída da carga.
O DR é o meio mais eficaz na proteção de pessoas (e animais domésticos)
contra choques elétricos e também serve de proteção contra incêndio e
melhora a qualidade da instalação.
 DR tetrapolar de um fabricante conhecido.
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Princípio de funcionamento do DR
O DR funciona como um sensor, medindo permanentemente a soma vetorial
das correntes que circulam os condutores fase e neutro de um circuito.
Em operação normal a soma fasorial deve ser nula. Na presença de correntes
de fuga esta soma se torna diferente de zero, indicando falha de isolamento
em um equipamento alimentado por esse circuito. Neste momento, o DR
atuará no disjuntor ao qual ele está conectado e a passagem da corrente será
interrompida.

Exemplo
Uma pessoa tocando acidentalmente em um condutor vivo do circuito
protegido, a corrente irá circular pelo corpo dela, provocando
imediatamente um diferencial na soma vetorial das correntes. Este
diferencial será também detectado pelo DR tal como se fosse uma
corrente de fuga.
 Princípio de funcionamento do DR.
No DR, a corrente nominal de atuação IΔn indica sua sensibilidade. Observa-
se que os DRs com IΔn ≤ 30 mA são de alta sensibilidade e com IΔn > 30 mA
são de baixa sensibilidade.
 Tabela de especificações de um DR de um
fabricante conhecido.
Aplicação do DR
Como você deve dimensionar o dispositivo DR
em uma instalação elétrica?
Primeiramente, você deve levar em conta a função do DR na instalação
elétrica. Por exemplo, se a sua sensibilidade for maior que 30mA, será provida
somente proteção da instalação elétrica (contra incêndios e outros possíveis
danos causados por correntes de fuga à terra).
Se a sensibilidade for igual ou menor que 30mA, será provida proteção contra
risco de morte e também da instalação elétrica (mais apropriado para
instalações domésticas e similares). Neste caso, quando a pessoa receber um
choque o circuito será desligado instantaneamente, minimizando os danos a
sua saúde.
Dispositivos de proteção contra
surtos (DPS)
Equipamentos desenvolvidos com o objetivo de detectar sobretensões
transitórias na rede elétrica e desviar as correntes de surto.

Saiba mais
Esses distúrbios são mais comuns do que muitos imaginam, ocorrendo
diariamente em ambientes residenciais, comerciais e industriais.
Princípio de funcionamento do DPS
O DPS possui uma impedância interna que modifica com a alta da tensão
em seus terminais. Essa impedância tende a diminuir com a elevação da
tensão, proporcionando um caminho para o desvio da corrente de surto para o
sistema de aterramento projetado para a instalação. Isto é fundamental, pois,
sem o DPS a corrente iria fluir pela instalação destruindo máquinas e
equipamentos causando sérios prejuízos.
Existem três classes de DPS:
Classe I 
Capaz de drenar correntes parciais de um raio. É a proteção primária,
utilizada em ambientes expostos a descargas atmosféricas diretas, como
áreas urbanas periféricas ou áreas rurais. Instalados nos quadros
primários (QGBT) de distribuição.
Classe II 
Capaz de drenar correntes parciais de um raio. É a proteção primária,
utilizada em ambientes expostos a descargas atmosféricas diretas, como
áreas urbanas periféricas ou áreas rurais. Instalados nos quadros
primários (QGBT) de distribuição.
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 DPS Classe II com corrente nominal de 5
kiloamperes.
Classe III
Dispositivos destinados à proteção fina de equipamentos, instalados
próximos aos equipamentos. São utilizados para proteção de
equipamentos ligados à rede elétrica, à linha de dados e às linhas
telefônicas.
A tabela a seguir ilustra as características do DPS Classe II com corrente
nominal de 5 kiloamperes:
Número de
polos 01
Tempo de
atuação < 25ns
Tipo de
Fixação Em trilho DIN (35mm)
Tipo de
Terminais Bornes com parafusos
Capacidade 4 a 25mm
dos
terminais
 Características Técnicas do DPS Classe II com
corrente nominal de 5 kiloamperes.
Dimensionamento de DPS
Para o dimensionamento correto de um DPS deve-se atentar aos seguintes
fatores:
Nível de proteção
Máxima tensão de operação contínua
Suportabilidade a sobretensões temporárias
Corrente nominal de descarga
Aplicação do DPS
Quais as características de seleção de um
dispositivo de proteção contra surtos e onde
devem ser instalados?
As características são:
Nível de proteção
Máxima tensão de operação contínua
Suportabilidade a sobretensões temporárias
Corrente nominal de descarga
Os DPS devem ser instalados na entrada de energia da instalação elétrica, no
interior do quadro, conectado ao disjuntor de entrada, ao barramento de
neutro e terra.
Atividades
1. Se um disjuntor com curva de atuação tipo B, dada pela Figura 4,
possui corrente nominal de 200A e for percorrido por uma corrente de
600A, calcule o tempo de disparo (desligamento do circuito) e marque a
alternativa que apresenta a resposta correta.
 a) 1s
 b) 3s
 c) 10s
 d) 5s
 e) 12s
2. Se um disjuntor com curva de atuação tipo C, dada pela Figura 4,
possui corrente nominal de 200A e for percorrido por uma corrente de
3000A, calcule o tempo de disparo (desligamento do circuito) e marque a
alternativa que apresenta a resposta correta.
 a) 0,1s
 b) 0,03s
 c) 10s
 d) 0,005s
 e) 0,002s
3. Se um disjuntor com curva de atuação tipo D, dada pela Curva tempo
x Corrente de um disjuntor padrão, possui corrente nominal de 200A e
for percorrido por uma corrente de 4000A, calcule o tempo de disparo
(desligamento do circuito) e marque a alternativa que apresenta a
resposta correta.
 a) 0,01s
 b) 0,03s
 c) 10s
 d) 0,005s
 e) 0,002s
Notas
Fuga de corrente 1
Correntes que não retornam para a fonte pelo condutor neutro.
Impedância 
Oposição à passagem da corrente elétrica em circuitos de corrente alternada.
Referências
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Disponível em: Acesso em: 17
abr. 2018.
CAVALIN, Geraldo, CERVELIN, Severino. Instalações elétricas prediais. Teoria e
prática. Curitiba: Editora Base Livros Didáticos, 2008.
COTRIM, A. A. M. B. Instalações elétricas. 4. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall,
2005.
CREDER, H. Instalações elétricas. 14. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004.
MAMEDE FILHO, João. Instalações elétricas industriais. 7. ed. São Paulo: LTC,
2007.
Próximos Passos
• Um elo fusível e as suas principais características de funcionamento;
• Os dispositivos de proteção para os circuitos de uma IBT;
• Análise dos catálogos dos principais fabricantes de dispositivos de proteção em
Baixa Tensão.
Explore mais
• Acesse: Portal do Eletricista: Dispositivos de proteção: disjuntores DPS e DR
<http://www.portaleletricista.com.br/disjuntores-dps-e-dr> .
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http://www.portaleletricista.com.br/disjuntores-dps-e-dr