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A lista a seguir indica as condições a serem respeitadas para a implementação de um sistema TN para a proteção contra contatos indiretos.

RpnA PENTN-C PETN-C-S notas (1) o esquema TN requer que o neutro da baixa tensão de um transformador MT/BT, e as partes condutoras expostas da SE e da instalação sejam todas aterradas em um sistema único de aterramento. (2) quando a medição da SE for na baixa tensão, é exigido um meio de isolação (chave seccionadora, por ex. ) na origem da instalação da BT que torne visível a isolação. (3) um condutor PEN não deve ser interrompido em nenhuma circunstância. Os dispositivos de controle e comando para os diversos arranjos TN devem ser:

n tripolares quando o circuito inclui um condutor PEN, n preferivelmente tetrapolares (3 fases + neutro) quando o circuito inclui um neutro e um condutor PE separados.

n o método das impedâncias, baseado na soma trigronométrica das resistências e indutâncias do circuito.

n o método da composição.

n o método convencional, baseado em quedas de tensão assumidas e em tabelas existentes.

Em sistemas TN um curto circuito para terra, em princípio, sempre proporciona corrente suficiente para operar um dispositivo de sobrecorrente. A impedância da fonte e da rede de alimentação são muito menores que as dos circuitos da instalação, de modo que qualquer restrição na intensidade das correntes de falta é proporcionada pelos condutores da instalação (cabos longos flexíveis aumentam consideravelmente a

TN-C-STN-C RpnA

impedância do “laço de falta”, com uma redução correspondente da corrente de falta).

As recomendações mais recentes da IEC para proteção contra contatos indiretos somente em sistemas TN relaciona os màximos tempos permissíveis de disparo com a tensão nominal do sistema. (vide tabela 13).

A razão embutida nestas recomendações é que, para sistemas TN, a corrente que precisa passar para elevar o potencial de uma parte condutora a mais de 50V é tão alta que uma das duas possibilidades acontecerá:

n o circuito de falta será interrompido (por ruptura do condutor) quase instantaneamente, n o condutor se soldará em uma falta sólida e proporcionará corrente adequada para operar os dispositivos de sobrecorrente.

Para assegurar a operação dos dispositivos de sobrecorrente no último caso, é necessária uma avaliação razoavelmente precisa do nível de corrente de falta, na etapa de projeto.

Uma análise rigorosa requer o uso das técnicas das componentes simétricas aplicadas individualmente a cada circuito. O princípio é correto, mas a quantidade de cálculo não é considerada justificável, especialmente porque as impedâncias de sequência zero são extremamente difíceis de calcular com razoável precisão em uma instalação média de BT.

São preferíveis outros métodos de precisão adequada. Três métodos práticos são: n o “método das impedâncias” , baseado na soma de todas impedâncias (somente as de sequência positiva) ao longo do laço de falta para cada circuito, n o “método da composição” o qual é uma estimativa do nível de corrente de curto circuito em um terminal remoto do laço quando o nível de corrente de curto circuito no terminal próximo do laço for conhecido, n o “método convencional” com o cálculo dos níveis mínimos de correntes de falta à terra, junto com o uso de tabelas para obtenção rápida dos resultados.

Estes métodos somente são aplicáveis nos casos em que os cabos que constituem o laço de corrente de falta estão próximos uns dos outros e não separados por materiais ferromagnéticos.

Neste método são somadas as impedâncias de sequência positiva de cada item (cabo, condutor PE, transformador, etc.) incluido no laço de falta à terra e a corrente de curto circuito é calculada usando a fórmula:

I = U/ (∑ R)2 + (∑ X)2 onde as duas parcelas (dentro do radical) são respectivamente a soma de todas as resistências no laço e a soma de todas as reatâncias indutivas no laço ambas elevadas ao quadrado e U é a tensão nominal fase-neutro do sistema. A aplicação do método nem sempre é fácil, porque ele supõe o conhecimento dos valores de todos os parâmetros no laço. Em muitos casos, um guia, ou manual pode fornecer valores típicos para estimativa.

Este método permite a determinação da corrente de curto circuito no terminal de um laço a partir do conhecimento da corrente de c.c. no terminal da fonte pela seguinte fórmula:

I = U.Isc/ U + Zsc.Isc

Nota: neste método as impedâncias individuais são somadas aritmeticamente* como no procedimento do método anterior.

* Isto resulta em um valor de corrente o qual é menor que o real. Se os ajustes de sobrecorrente forem baseados no valor calculado acima, então a operação do relé ou do fusível está assegurada.

Este método é geralmente considerado como suficientemente preciso para fixar o limite superior dos comprimentos dos cabos.

Princípio: O princípio basea-se no cálculo da corrente de curto circuito considerando que a tensão na origem do circuito ( i. é. o ponto no qual o dispositivo de proteção está localizado) permanece a 80% ou mais da tensão nominal fase-neutro. O valor de 80% é usado juntamente com a impedância do circuito do laço, para calcular a corrente de curto circuito.

Este coeficiente leva em consideração todas as quedas de tensão a montante do ponto considerado. Em cabos de BT, quando todos os condutores de um circuito trifásico de 4 fios estão próximos entre si ( o que é o caso normal), a reatância indutiva interna para* e entre os condutores é desprezivel em relação à resistência do cabo.

Esta aproximação é considerada válida para cabos de

Acima desta seção o valor da resistência é aumentado como indicado abaixo:

seção (mm2)valor da resistência

nominal cross-instantaneous or short-time-delayed tripping current Im (amperes) sectional area of conductors

2.573045636529224318312211688735856463729231816151297

O máximo comprimento de um circuito de uma instalação em um sistema TN é dado pela fórmula: Lmáx. = 0,8 Uo Sph/ ρ(1+m) Ia, onde: Lmax.= comprimento máximo em metros Uo= tensão de fase = 220 V para um sistema 220/380 V ρρρρρ = resistividade sob temperatura normal em ohm-mm2 / metro

=2,5x 10-3 para o cobre

= 36x 10-3 para o alumínio

Ia = corrente de disparo de ajuste para operação instantânea do disjuntor ou, Ia = a corrente que assegura a operação do fusível respectivo, no tempo especificado m = Sph / SPE Sph = seção transversal dos condutores fase do circuito em mm2 SPE = seção transversal do condutor de proteção em mm2 tabelas As tabelas seguintes aplicáveis a sistemas TN foram estabelecidas de acordo com o “método convencional” descrito acima. As tabelas, de acordo com o guia UTE C15-105, dão o comprimento máximo dos circuitos alem dos quais a resistência ôhmica dos condutores irão limitar a intensidade da corrente de curto circuito a um nível abaixo do requerido para disparar o disjuntor (ou fundir o fusível) protegendo o circuito, com suficiente rapidez para assegurar segurança contra contato indireto.

fator de correção A tabela 42 indica o fator de correção a aplicar aos valores dados nas tabelas 43 a 46 de acordo com a relação Sph / SPE, o tipo do circuito e o material dos condutores.

circuitometálicom = SPH/SPE (or PEN) materialm = 1m = 2m = 3m = 4 3P + N or P + Ncobre10.670.500.40 alumínio 0.62 0.42 0.31 0.25

Uma instalação trifásica 4 fios (220/380 V) é do tipo TNC. Um circuito é protegido por um disjuntor de 63A e possui cabos de alumínio com 50mm2 nos condutores fase (Sph) e 25 mm2

(Spen) no condutor PEN. Qual é o máximo comprimento do circuito, abaixo do qual a proteção das pessoas contra contatos indiretos, é assegurada pelo disparo do relé magnético instantâneo do disjuntor? A tabela 4 dá 617 metros, para o qual deve ser aplicado o fator 0,42 (tabela 42 para cabo de alumínio e m=2). O comprimento máximo do circuito será: 617x0,42 = 259metros.

caso particular em que uma ou mais partes condutoras expostas é (são) aterrada(s) em um eletrodo de aterramento separado Precisa ser prevista proteção contra contatos indiretos por um DCD na origem de qualquer circuito que alimente um aparelho e ou grupo de aparelhos, cujas partes metálicas expostas sejam ligadas a um eletrodo de aterramento independente. A sensibilidade do DCD precisa ser adaptada à resistência do eletrodo (RA2 na figura 47). A jusante do DCD, o esquema precisa ser TNS.

RA 2RA 1 a distant location

DCD de alta sensibilidade

A IEC 364-4-471 recomenda fortemente o uso de um DCD de alta sensibilidade (≤ 30 mA) nos seguintes casos: n circuitos de tomadas com correntes nominais ≤ 32 A em qualquer local, n circuitos de tomadas em locais úmidos e qualquer corrente, n circuitos de tomadas em instalações temporárias, n circuitos alimentando lavanderias e piscinas, n circuitos de alimentação de campings, barcos de recreio e feiras ambulantes. Esta proteção pode ser para circuitos individuais ou para grupos de circuitos, n fortemente recomendado para circuitos de tomadas ≥ 20 A ( obrigatório se eles são destinados ou podem alimentar equipamentos portáteis para uso ao tempo), n em alguns paises, estes requisitos são obrigatórios para todos os circuitos de tomadas ≤ 32 A.

Em locais em que o risco de incêndio é elevado, o esquema TN-C é proibido e o sistema TN-S precisa ser adotado. A proteção por um DCD de sensibilidade 500 mA na origem do circuito que alimenta locais com risco de incêndio é obrigatório em alguns paises.

quando a impedância do laço de corrente de falta é particularmente alto

Quando a corrente de falta à terra é restrita devido a uma impedância inevitavelmente alta, de modo que a proteção de sobrecorrente não pode ser baseada no disparo do disjuntor do circuito dentro do tempo prescrito, as seguintes possibilidades devem ser consideradas:

a distant location RA2RA1

Sugestão 1: instalar um disjuntor que tenha um disparo magnético instantâneo com um nível de operação menor que o ajuste usual, por exemplo:

2In ≤ Irm ≤ 4In

Isto proporciona proteção para pessoas em circuitos que são normalmente longos. Precisa ser verificado, entretanto, se altas correntes transitórias tais como correntes de partida de motores não irão causar desligamentos indesejados.

Sugestão 2: instalar um DCD no circuito. O dispositivo não precisa sensibilidade muito alta (HS) (vários amperes a poucos dezenas de amp.). Quando são envolvidas tomadas, os circuitos precisam em qualquer caso ser protegidos por DCD de alta sensibilidade (HS) ( ≤ 30 mA); geralmente um DCD para cada tomada em um circuito comum.

Sugestão 3: aumentar a bitola dos condutores PE ou PEN e/ou condutores de fase, para reduzir a impedância do laço.

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