Instalações Elétrica - Industrial - Fusíveis e Disjuntores

Instalações Elétrica - Industrial - Fusíveis e Disjuntores

(Parte 1 de 3)

AEDB – Associação Educacional Dom Bosco Instalações Elétricas

Disciplina: Instalações Elétricas Prof. Claudio Matos

1. Dispositivos de proteção de motores elétricos.

1.1 Introdução e considerações gerais

A passagem de corrente elétrica por um condutor provoca o seu aquecimento (efeito Joule).

Nas instalações elétricas o aumento da temperatura devido à circulação de corrente projetada para o funcionamento normal, é tal que não afeta qualquer elemento do sistema.

Entretanto, a corrente pode atingir valor muitas vezes maior do que aqueles projetados para condição normal de operação, quando houver algum tipo de defeito no circuito, nos aparelhos ligados na rede elétrica ou mesmo, quando ocorrer situações de utilização indevida de rede.

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Essa sobrecarga produz sobre aquecimento nos condutores, podendo provocar, inclusive, incêndios. Há possibilidade, de se fundir o condutor, ocasionando faíscas que podem incendiar materiais inflamáveis próximos, ou mesmo inflamar materiais constituintes da isolação presentes em alguns tipos de condutores.

Torna-se evidente, portanto, que toda instalação elétrica deve ser convenientemente protegida contra os defeitos citados.

Emprega-se, para tanto, dispositivos de proteção, em número tal a garantir o perfeito suprimento da carga que está sendo alimentada (equipamentos elétricos) além da função de proteção dos condutores. Estes dispositivos devem interromper o circuito, automaticamente, sempre que a intensidade de corrente atingir valor que poderá causar danos. Os dispositivos de proteção dos condutores são dimensionados, em função de sua bitola e do modo de instalação. Quanto aos equipamentos, a proteção deve ser feita de acordo com as características dos mesmos.

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Podemos classificar os elementos de proteção, quanto à operação, em dois tipos: Elementos FUSÍVEIS: rompem o circuito pela fusão de determinado elo;

Elementos NÃO-FUSÍVEIS: interrompem o circuito por ação mecânica não destrutiva.

1.2 Definições

Para os dispositivos de proteção define-se: Corrente Nominal: MÁXIMA intensidade de corrente que, circulando continuamente pelo dispositivo, NÃO provoca abertura do circuito. É definida como sendo o máximo valor eficaz da intensidade de corrente que pode circular por um dispositivo de proteção sem causar seu desligamento automático.

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I Inom Não ocorre desligamento

I Inom OCORRE desligamento, onde t = f(I)

I I Dispositivo de

Proteção

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Curva Tempo x Corrente: relaciona o tempo de interrupção do circuito com as correntes que o atravessam.

Capacidade Disruptiva: máxima intensidade de corrente que o dispositivo consegue efetivamente interromper. Usualmente é expressa em termos de potência aparente, calculada considerando a tensão nominal e a corrente supracitada. É a capacidade de suportar e de interromper a corrente de curto circuito em um intervalo de tempo inferior aquele que o danifica.

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1.3 Elementos Fusíveis

São constituídos por elemento condutor, de composição especial, dimensionados de modo a fundir quando submetidos a correntes especificadas durante períodos de tempo bem determinados.

É considerado como elo fraco do circuito, pois sempre que a corrente torna-se perigosa para qualquer elemento do circuito, o fusível rompe-se.

O elo de rompimento é normalmente de chumbo, estanho, prata ou de ligas desses com outros materiais.

Sendo o calor necessário à fusão fornecido por efeito Joule (RI2), resultante da corrente que atravessa o fusível, existe um valor mínimo da corrente, abaixo da qual não ocorre fusão.

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1.3.1 Fusíveis Diazed

Os fusíveis DIAZED são utilizados na proteção de curto-circuito em instalações elétricas residenciais, comerciais e industriais e que quando normalmente instalados, permitem o seu manuseio sem riscos de toque acidental.

1.3.1.1 Características

Possuem categoria de utilização que atendem as correntes nominais de 2 a 100A; Limitadores de corrente possuem elevadas capacidades de interrupção: o Até 20A - 100kA o 25 a 63A - 70kA o 80 e 100A - 50k em até 500VCA

Através de parafusos de ajuste, impedem a mudança para valores superiores, preservando as especificações do projeto.

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Permitem fixação por engate rápido sobre trilho ou parafusos. Apresentados em dois modelos: ação rápida (ou normal) e ação retardada (lenta), sendo este último o mais indicado para proteção de motores ou cargas que apresentem grandes picos de corrente em regime de trabalho normal.

Disponível nos tamanhos:

D I - E16 - 13 x 50 DII - E27 - 2 x 50 DIII - E33 - 28 x 50

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1.3.2 Tipo Cartucho

São fusíveis usados especialmente para proteger circuitos elétricos em geral, tais como: os condutores, os aparelhos elétricos, os consumidores/instalações residenciais, etc.

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1.3.3 Tipo NH

Os fusíveis NH são aplicados na proteção de sobrecorrentes de curto-circuito e sobrecarga em instalações elétricas industriais. Situações em que há presença de altos níveis de correntes a serem interrompidas e que carecem de atenção especial na interrupção do arco.

(NH são as iniciais de 'Niederspannungs Hochleistungs, que em língua alemã significa "Baixa Tensão e Alta Capacidade de Interrupção"),

1.3.3.1 Características o Possui categoria de utilização gL/gG (simbologia de norma, significa: Uso geral, ruptura em toda faixa tempo x corrente), em cinco tamanhos atendem as correntes nominais de 6 até 1250A.

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Disciplina: Instalações Elétricas Prof. Claudio Matos o Limitadores de corrente possuem elevada capacidade de interrupção de 120kA em até 500VCA. o Com o uso de punhos garantem manuseio seguro na montagem ou substituição dos fusíveis. o Dados aos seus valores de energia de fusão e interrupção facilitam a determinação da seletividade e coordenação de proteção.

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1.3.4 Fusíveis Neozed

Os fusíveis NEOZED possuem tamanho reduzido e são aplicados na proteção de curto-circuito em instalações típicas residenciais, comerciais e industriais.

1.3.4.1 Características o Possui categoria de utilização gL/gG (simbologia de norma, significa: Uso geral, ruptura em toda faixa tempo x corrente), em dois tamanhos (D01 e D02) atendendo as correntes nominais de 2 até 63A. o Limitadores de corrente são aplicados para até 50kA em 400VCA.

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Disciplina: Instalações Elétricas Prof. Claudio Matos o A sua forma construtiva garante total proteção de toque acidental quando da montagem ou substituição dos fusíveis. o Possui anéis de ajuste evitam alteração dos fusíveis para valores superiores, mantendo a adequada qualidade de proteção da instalação. o A fixação pode ser rápida por engate sobre trilho ou por parafusos.

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1.4 Informações Importantes:

1.4.1 Corrente nominal de um fusível: valor nominal da corrente eficaz para o qual o fusível é projetado e pelo qual é designado, e que, quando montado em suporte de menor corrente nominal, no qual é utilizável, é capaz de conduzir esta corrente indefinidamente, sem que as elevações de temperatura excedam os valores especificados; 1.4.2 Intercambiabilidade elétrica de fusíveis: possibilidade dos fusíveis de vários fabricantes serem usados indiscriminadamente, com as mesmas características de proteção contra sobrecorrentes, obtendo-se a mesma coordenação; 1.4.3 Intercambiabilidade mecânica de fusíveis: possibilidade do fusível de um fabricante ser montado corretamente em suporte de fusível de outros fabricantes;

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1.4.4 Coordenação entre fusíveis ligados em série: condição que se obtém quando, no caso de um curto-circuito ou sobrecarga excessiva opera o fusível mais próximo da fonte de sobrecorrente (fusível protetor).

Nota: A coordenação é considerada satisfatória quando o tempo de interrupção do fusível protetor não excede 75% do menor tempo de fusão de um fusível protegido. Identificação do Fusível

As seguintes informações devem ser marcadas em todos os fusíveis, com exceção dos fusíveis muito pequenos: 1. Nome ou marca registrada, pela qual pode ser facilmente identificado; 2. Referência de catálogo ou designação de tipo; 3. Tensão nominal; 4. Corrente nominal;

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5. Faixa de interrupção e categoria de utilização ( código de letra), quando aplicável; 6. Tipo de corrente e, se aplicável, freqüência nominal.

Observações: 1. Podemos indicar também a capacidade de ruptura de corrente em kA - função da corrente nominal e do valor e tipo da tensão que ele será submetido; 2. Para os tipos NH inclui-se também o tamanho físico do fusível e conseqüentemente as mesmas características citadas para os tipos Diazed ou Neozed.

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1.5 Elementos Não Fusíveis (No Fuse)

Dentro dos elementos “no fuse” para a proteção de circuitos e motores veremos dois dispositivos: o disjuntor e o relé térmico.

1.5.1 Os Disjuntores

O termo DISJUNTOR (aquele que desfaz uma junção) é atribuído a uma extensa gama de equipamentos elétricos cuja função é a mesma, porem com uma variedade de tipos, potências e classes de tensão muito extensa.

Quando se fala em disjuntor, para o publico em geral atribui-se a idéia do pequeno disjuntor termo-magnético utilizado nos circuitos elétricos de residências, edifícios e indústrias, em vez de fusíveis.

No entanto existem disjuntores para média tensão e alta tensão com capacidade disruptiva de vários MVA’s e correntes da ordem de kA, cujos princípios de operação podem ser mecânicos, pneumáticos, elétricos e com isolação a ar, vácuo,

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Disciplina: Instalações Elétricas Prof. Claudio Matos óleo isolante ou gás isolante SF6 (Hexa Fluoreto de Enxofre). Na figura a seguir vemos um disjuntor com acionamento e isolação a ar comprimido para 245 KV = 1250A e capacidade disruptiva de 5000 MVA.

Disjuntor de Alta Tensão 245 KV.

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Estes dispositivos são baseados no efeito magnético da corrente denominados disjuntores. Em essência, o disjuntor é uma chave magnética que se desliga automaticamente quando a intensidade da corrente supera certo valor. Tem sobre o fusível a vantagem de não precisar ser trocado. Uma vez resolvido o problema que provocou o desligamento, basta religá-lo para que a circulação da corrente se restabeleça.

São produtos de "disparo livre", que garantem o disparo, mesmo com a alavanca de acionamento travada na posição "ligado".

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Possuem contatos especiais de prata que oferecem garantia de segurança contra solda dos mesmos. Com uma adequada faixa de correntes nominais, esta linha é composta por 4 elementos principais:

- Disparo Térmico para proteção de sobrecarga. - Disparo Eletromagnético para curto-circuito.

- Mecanismo de Disparo

- Câmara de extinção a arco

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Entende-se por disjuntor o dispositivo capaz de interromper um circuito quando em carga ou quando em condições anormais de corrente, sem que dessa interrupção lhe venha dano. Entende-se por condições anormais de corrente, a ocorrência de uma sobrecarga ou de um curto circuito após o disjuntor, isto é, aquela condição na qual o disjuntor é atravessado por uma quantidade de corrente superior ao seu valor nominal.

Por outro lado, por interrupção do circuito não se deve entender apenas a abertura mecânica do circuito, mas sim, a completa extinção da corrente que atravessa o disjuntor. Isto porque após a abertura mecânica dos contatos, estabelece-se entre os mesmos um arco elétrico, o qual tendo baixíssima resistência comporta-se como um circuito fechado. Em outras palavras, não há continuidade mecânica, mas há continuidade elétrica. Após a extinção do arco, e supondo que não ocorra sua re-ignição, a resistência elétrica entre os contatos volta a assumir valor elevado, cessando a circulação de corrente com a conseqüente interrupção do circuito.

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Os componentes principais de um disjuntor podem ser vistos na figura anterior. A câmara de extinção destina-se a confinar, dividir e extinguir o arco elétrico formado entre os contatos do disjuntor quando o mesmo interrompe urna corrente elétrica.

Os disjuntores de baixa tensão interrompem a continuidade metálica do circuito por ação térmica, magnética ou termomagnética.

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A proteção térmica é realizada por meio de lâmina (em geral bimetálicas) que é aquecida diretamente ou indiretamente pela corrente que atravessa a chave: desse aquecimento resulta deformação com conseqüente deslocamento da lâmina. Quando o deslocamento atingir valor determinado, acionará por meio de dispositivo mecânico, a chave, abrindo-a.

O dispositivo de proteção magnética baseia-se no emprego de uma bobina que contém em seu interior um núcleo de ferro. A bobina é percorrida pela corrente que atravessa a chave sendo, portanto, sede de f.m.m.. Quando a corrente atingir valor mínimo especificado, aparecerá sobre o núcleo força suficiente para atraí-lo e este, deslocando-se, aciona um dispositivo mecânico que desliga a chave.

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