Desafio 5 - Campo Magnético e fontes de campo magnético

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Desafio 5 - Campo Magnético e fontes de campo magnético
Funcionamento de um Disjuntor Termomagnético
“Esse dispositivo de proteção tem a finalidade de proteger um determinado circuito respeitando as suas cargas nominais de alimentação”.
Disjuntor Termomagnético
A função básica de um disjuntor é proteger os condutores elétricos que por sua vez alimentam determinadas cargas.
Entendemos que através dos estudos e dos dados técnicos de cada carga para um determinado circuito são fundamentais para o dimensionamento de um disjuntor, a partir da corrente elétrica de um circuito, dimensiona-se o condutor elétrico, e em função dos dados técnicos do condutor dimensiona-se o disjuntor.
Podemos definir um disjuntor de forma simplória e técnica:
A(i)= Corrente Elétrica
Pot= Potencia Elétrica em Watts ou KW(quilowatts)
U= Diferença de potencial (Volts)
Sendo assim, podemos exemplificar um dimensionamento para um disjuntor de chuveiro elétrico:
· Temos um chuveiro com Potencia elétrica de 7,7 KW ou 7700 watts.
· Na residência temos uma alimentação de 220 Volts ou “U” diferença de potencial.
· E a corrente elétrica para o dimensionamento desse disjuntor, como sendo “A” ou “I”.
Desta forma, através da pesquisa, podemos afirmar que este disjuntor será de 35 Ampères.
Proteção Térmica e Proteção Magnética
Existem disjuntores que possuem somente a proteção térmica, como também existem somente os disjuntores magnéticos; neste caso, abordaremos os disjuntores termomagnéticos.
O disjuntor termomagnético, já indicado pelo próprio nome, possui as duas características de proteções no mesmo dispositivo, ou seja, neste único dispositivo, temos a proteção por efeito térmico e por efeito magnético.
Sendo sua proteção redundante e oferecendo maior confiabilidade para sobrepor as necessidades de cargas, as indústrias, empresas e de modo geral o mercado tiveram boa aceitação deste tipo de dispositivo, conhecendo este disjuntor, oferece duas funções importantes às quais tornam este tipo de disjuntor mais acessível aos seus clientes de quando comparado com um disjuntor somente magnético.
Para o caso do disjuntor térmico, seu custo é próximo, entretanto o térmico tem suas desvantagens que protegem somente contra casos de sobrecorrente.
Em uma grande variedade do mercado da eletricidade, existem diversos tipos de disjuntores além do termomagnético, por conta das mais diversas áreas de aplicação.
Em analise aos setores residenciais, prediais e industriais, podemos verificar através das pesquisas elaboradas, grandes variações de modelos, por exemplo, disjuntor termomagnético comum, disjuntor-motor e disjuntor de caixa moldada.
Os disjuntores de caixa moldada, são via de regra em um ambiente de quadro de distribuição em uma casa residencial.
O Funcionamento um Disjuntor Termomagnético
Proteção Térmica
	
Figura 1 disjuntor
A proteção Térmica é feita pela chapa ou barramento identificado na figura 1, onde este componente interno é responsável pela proteção térmica.
Uma determinada corrente elétrica percorre por este componente, gerando um fenômeno de grandeza bastante conhecido, o qual é denominado de efeito joule, ou seja, quando o barramento sofre um aquecimento liberado pela energia em forma de calor, isso é originado pela corrente elétrica.
Apresentaremos um exemplo de um disjuntor cuja corrente é de 10A, neste caso para correntes menor ou igual (I = 10A), a chapa bi metálica suportará o aquecimento sem que sua característica mecânica sofra anomalias ou deformidades, ou seja, sua forma física fica permanecendo a mesma.
O Caso apresentado, sugere que a corrente ultrapasse o valor de 10A e permaneça constante, sendo classificado como sobrecorrente ou sobrecarga, desta forma o efeito joule é exercido sofrido na chapa bi metálica, que irá aumentar além do nível nominal, ocorrendo essa reação, a chapa bi metálica mudará sua forma e neste momento sofrerá deformidade ou empenar, onde também poderemos dizer que a chapa sofreu uma flambagem de tal modo que automaticamente entrará em contato com o mecanismo interno do disjuntor e por fim provocando o desligamento do disjuntor.
Proteção Magnética
Para a Proteção Magnética que é realizada por um indutor ou bobina em conjunto com um pistão metálico que aloca-se posicionado dentro do indutor ou bobina, onde não há contato físico com a bobina.
	
Figura disjuntor 2
Acreditamos que os profissionais da área elétrica possuem o conhecimento de que quando uma corrente elétrica percorre por um cabo elétrico, cria-se um campo magnético ao redor do cabo.
	
Figura disjuntor 3
Sendo em condição nominal uma corrente com valor = a corrente nominal do disjuntor, o campo magnético deste indutor está presente, neste momento em que acontece um curto-circuito, a corrente se eleva rapidamente saltando para um valor acima quando comparado com a corrente nominal, neste momento ocorre o curto-circuito e o campo magnético do indutor tem um aumento proporcional ao pico de corrente (pico a pico) e esse campo magnético induz o pistão metálico de tal forma que o mesmo se movimenta como se fosse um ímã de forma mecânica.
Quando existe o movimento do pistão empurrando o mecanismo do disjuntor, fazendo com que o ocorra o desarme e a atuação da proteção do circuito aconteça.
Sendo assim, o circuito é protegido contra curto-circuito pela proteção magnética.
Vale ressaltar que todo este processo ocorre de forma de milhe segundos protegendo assim todo o circuito e equipamentos.
O disjuntor termomagnético, como o próprio nome já diz, funciona com um princípio térmico e outro magnético.
A proteção térmica se dá da seguinte maneira: ao percorrer uma corrente elétrica sobre um condutor, por efeito joule, ocorre o aumento da temperatura do condutor. Esse condutor sofre uma deformação devido ao seu aumento de temperatura, com a deformação, o bimetálico, dispositivo térmico mostrado na figura pelo item 2, curva-se e desaciona o dispositivo, movimentando o contato móvel, visto no item 9, abrindo o circuito.
Assim, conhecendo o bimetálico, é possível determinar a corrente necessária para deformá-lo. Esse princípio é válido para sobrecargas recorrentes; esse circuito não possui capacidade de atuar contra faltas de curto-circuito de forma eficaz. A proteção magnética funciona da seguinte maneira: ao percorrer uma corrente elétrica sobre um fio condutor, ocorre a criação de um campo magnético. Se enrolarmos um condutor de modo a fazer um solenoide, conseguimos um campo magnético de alta intensidade e praticamente constante dentro do componente.
Assim, pode-se construir um solenoide, sabendo-se a corrente que se deseja proteger, que crie um campo magnético capaz de movimentar um eixo em seu interior, quando a corrente ultrapassar um certo valor. Ou seja, quando a corrente for suficientemente grande, o solenoide, ou bobina de disparo visto no item 3, cria uma força magnética que movimentará o eixo, contato móvel, visto no item 9, e desarmará o disjuntor.
Esse efeito é muito rápido e, portanto, caracteriza uma ótima proteção contra curto-circuitos e sobrecargas. Vale ainda ressaltar que há uma câmara, vista no item 4, que funciona para extinguir arcos voltaicos que possam ocorrer no desarmamento ou religamento do equipamento.
O disjuntor também deve conter entradas e saídas de ar, vistas no item 1 e 5, para que a energia  térmica possa se dissipar de forma a não alterar o funcionamento do dispositivo, visto que todos os componentes produzem calor e o bimetálico é influenciado pela temperatura; assim, a única influência no elemento térmico deve ser a corrente que por ele percorre.
Referencia Bibliográfica
Terminologia de Disjuntores Térmicos e Magnéticos, termomagnéticos, Brasil Escola. Disponível em: https://escoladaeletrica.com/como-funciona-um-disjuntor-termomagnetico/. Acesso em 16 de maio de 2021.