Os disjuntores para a proteção contra sobrecorrentes em instalações elétricas

Os disjuntores atuam em função dos níveis da corrente elétrica que atravessa o sistema: quando ocorre alguma sobrecarga, o aparelho desarma e interrompe o funcionamento de toda a rede, impedindo danos ao próprio circuito e aos eletrônicos nele conectados.

disjuntores2Da Redação –

Os disjuntores (aberto, caixa moldada, modular e motor) têm a curva de funcionamento que representa os pontos de atuação das proteções de sobrecarga (L), curto circuito instantâneo (I), curto circuito temporizado (S) e curto circuito fase terra (G). A corrente nominal da carga deve estar com os seus valores abaixo da linha de funcionamento assim como nas ocorrências dos transientes promovido pelos tipos de carga.

Neste quesito existe os disparadores que possuem a curva de funcionamento adequado aos tipos de carga, exemplo típico é o disjuntor com disparador para proteger os circuitos onde a carga é um motor. Esse, ao ser energizado, provoca um transiente que pode chegar a 12 vezes a corrente nominal e para suportar esses valores de corrente de partida utilizam-se os disparadores especifico onde o ajuste da proteção contra curto-circuito pode ser feita em até 14 vezes a corrente nominal.

Os disjuntores normalmente são para proteção da distribuição elétrica onde o ajuste da proteção contra curto-circuito chega a dez vezes a corrente nominal. Desta forma, não é adequada a proteção de motores, pois atuam quando o motor parte.

Para contornar esta situação, os usuários sobredimensionam o ajuste da proteção para evitar a atuação do disjuntor. Quando se adota este procedimento é necessário adequar a seção dos condutores para que não sofram aquecimento devido ao sobredimensionamento do disjuntor. A prática de sobredimensionar o disjuntor ou subutilizar o valor de ajuste, no caso quando se define em 80% a corrente nominal do disjuntor.

As sobrecargas nos circuitos são evitadas pela proteção térmica, que funciona por meio de um bimetal que desliga os contatos do disjuntor quando a corrente elétrica se mantém em nível acima do ideal por longo período de tempo. Em consequência, são evitados os danos, como o derretimento da fiação.

Já a proteção magnética visa evitar curtos-circuitos, ou seja, ela desarma o dispositivo quando a corrente, em um espaço curto de tempo, atinge nível muito acima daquele especificado. Quando um equipamento de 20 A recebe descarga de 3 kA em cinco milissegundos, a proteção magnética o desarma. Os dispositivos comercializados atualmente são termomagnéticos, ou seja, oferecem ambas as proteções.

A especificação do dispositivo passa pela demanda de corrente do circuito. Cada disjuntor tem uma curva de atuação específica, que indica o comportamento do equipamento em função dos níveis da corrente.

A escolha do modelo ideal para cada caso acontece mediante a comparação dessa curva com as curvas dos fios e cabos que serão usados. Além da análise da corrente, outro estudo a ser realizado é o de poder de interrupção.

Os circuitos com grande demanda de corrente precisam de maior poder de interrupção. Assim, em uma residência unifamiliar é comum o uso de disjuntores termomagnéticos com poder de interrupção de até 3 kA, enquanto os indicados para indústria chegam a níveis de 25 kA.

A NBR NM 60898 de 07/2004 – Disjuntores para proteção de sobrecorrentes para instalações domésticas e similares (IEC 60898:1995, MOD) fixa as condições exigíveis a disjuntores com interrupção no ar de corrente alternada em 50 ou 60 Hz tendo uma tensão nominal até 440 V (entre fases), uma corrente nominal até 125 A e uma capacidade de curto-circuito nominal até 25.000 A. Dentro do possível, esta norma está de acordo com os requisitos da IEC 60947-2. Estes disjuntores são destinados a proteção contra sobrecorrentes de instalações elétricas de edifícios e aplicações similares.

Eles são projetados para uso por pessoas não qualificadas e para não sofrerem manutenção. Esta norma também se aplica a disjuntores com mais de uma corrente nominal, desde que os meios para mudança de um valor para outro não sejam acessíveis em serviço normal e que não possa ser mudado sem o uso de uma ferramenta. Não se aplica a: disjuntores destinados à proteção de motores; disjuntores nos quais o valor de corrente é ajustável por meios acessíveis ao usuário.

Para disjuntores tendo um grau de proteção maior que IP 20 de acordo com a IEC 60529, para uso em locais onde predominam condições ambientais severas (ex.: umidade, calor, frio excessivos ou deposição de pó) e em locais perigosos (ex.: onde podem ocorrer explosões) podem ser necessárias construções especiais.

Os requisitos para disjuntores que incorporam dispositivos de proteção a corrente diferencial residual se encontram na IEC 61009-1, IEC 61009-2-1 e IEC 61009-2-2. No anexo D se define que os disjuntores podem ser classificados de acordo com o número de polos: disjuntores monopolares; disjuntores bipolares com um polo protegido; disjuntores bipolares com dois polos protegidos; disjuntores tripolares com três polos protegidos; disjuntores tetrapolares com três polos protegidos; disjuntores tetrapolares com quatro polos protegidos.

O polo que não é protegido pode ser: “não protegido” (ver 3.2.7.2) ou “polo neutro de seccionamento” (ver 3.2.7.3). Podem ser classificados de acordo com a proteção contra influências externas: tipo fechado (não necessita de um invólucro apropriado); tipo aberto (para uso com um invólucro apropriado).

De acordo com o método de montagem: tipo aparente; tipo embutido; tipo quadro de painel, também referido como tipo quadro de distribuição. Estes tipos podem ser para montagem em um trilho. De acordo com o método de conexão: disjuntores cujas conexões elétricas não são associadas com a montagem mecânica; disjuntores cujas conexões elétricas são associadas com a montagem mecânica. Exemplos desse tipo são: tipo extraível; tipo fixação por pernos; tipo parafuso.

Alguns disjuntores podem ser do tipo encaixe ou fixação por pernos somente no lado de alimentação, sendo os bornes de carga normalmente apropriados para conexão do condutor. De acordo com a corrente de atuação instantânea (ver 3.5.17): tipo B; tipo C; tipo D. A seleção de um tipo particular pode depender das regras de instalação.

Podem ser classificados de acordo com a característica I2t: além das características I2t fornecidas pelo fabricante, os disjuntores podem ser classificados de acordo com a sua característica I2t. As características de um disjuntor devem ser declaradas nos seguintes termos: número de polos (ver 4.1); – proteção contra influências externas (ver 4.2); método de montagem (ver 4.3); método de conexão (ver 4.4); valor da tensão de operação nominal (ver 5.3.1); valor da corrente nominal (ver 5.3.2); valor da frequência nominal (ver 5.3.3); faixa da corrente de atuação instantânea (ver 4.5 e 5.3.5); valor da capacidade de curto-circuito nominal (ver 5.3.4); característica I2t (ver 3.5.13); classificação I2t (ver 4.6).

A tensão de operação nominal (daqui por diante referida como tensão nominal) de um disjuntor é o valor de tensão, especificado pelo fabricante, para o qual o desempenho é referido (particularmente o desempenho em curto-circuito). O mesmo disjuntor pode ter especificado várias tensões nominais e capacidades de curto-circuito associadas.

A tensão de isolamento nominal de um disjuntor é o valor de tensão, especificado pelo fabricante, para o qual as tensões de ensaios dielétricos e as distâncias de escoamento são referidas. A tensão de isolamento nominal é o valor da tensão nominal máxima do disjuntor, a não ser se especificado em contrário. Em nenhum caso a tensão nominal máxima deve exceder a tensão de isolamento nominal.

A corrente nominal (In) é a especificada pelo fabricante como sendo a corrente que o disjuntor é projetado para conduzir em serviço ininterrupto (ver 3.2.14), a uma temperatura de referência do ar ambiente especificada. A temperatura de referência do ar ambiente padronizada é 30 °C. Se for usada uma temperatura de referência do ar ambiente diferente para o disjuntor, o efeito na proteção de sobrecarga para condutores deve ser levado em consideração, uma vez que também é baseado na temperatura de referência do ar ambiente de 30 °C, de acordo com as regras de instalação.

A temperatura de referência do ar ambiente para a proteção de cabos contra sobrecargas foi fixada em 25 °C de acordo com a IEC 60364. A frequência nominal de um disjuntor é a industrial para a qual o disjuntor é projetado e na qual são referidas as outras características. O mesmo disjuntor pode ter mais de uma frequência nominal.

A capacidade de curto-circuito nominal (Icn) é o valor da capacidade de interrupção máxima em curto-circuito (ver 3.5.5.1) especificada para aquele disjuntor pelo fabricante. Um disjuntor que tem uma dada capacidade de curto-circuito nominal tem uma capacidade de interrupção de serviço em curto-circuito correspondente (Ics) (ver a tabela 15). Os valores preferenciais de tensão nominal são dados na tabela abaixo.

disjuntores3

Para disjuntores diferentes daqueles operados por meio de botoeiras, a posição aberta deve ser indicada pelo símbolo de um círculo e a posição fechada pelo símbolo de um pequeno traço vertical. Os símbolos nacionais suplementares são admitidos para esta indicação. Provisoriamente o uso exclusivo deste símbolo nacional é permitido.

Essas indicações devem ser prontamente visíveis quando o disjuntor estiver instalado. Para disjuntores operados por meio de duas botoeiras, somente a botoeira projetada para operação de abertura deve ser vermelha e/ou identificada com o símbolo se um círculo. Não deve ser usado vermelho em qualquer outra botoeira do disjuntor.

Se for usada uma botoeira para fechamento dos contatos e for claramente identificada como tal, a sua posição comprimida é suficiente para indicar a posição fechada. Se for usada somente uma botoeira para fechamento e abertura dos contatos e for identificada como tal, a permanência da botoeira na posição comprimida é suficiente para indicar a posição fechada.

Por outro lado, se a botoeira não permanecer comprimida, deve ser previsto um meio adicional que indique a posição dos contatos. Para disjuntores com diversas correntes nominais, o valor máximo deve ser identificado de acordo com o especificado e, além disso, o valor para o qual o disjuntor está ajustado deve ser indicado sem ambiguidade.

Caso seja necessário distinguir entre os bornes de alimentação e de carga, os primeiros devem ser indicados por setas apontando na direção do disjuntor e os de carga por setas apontando para fora do disjuntor. Os bornes, destinados exclusivamente a neutro, devem ser indicados pela letra N. A temperatura do ar ambiente não deve exceder + 40 °C e a média em um período de 24 h não deve exceder + 35 °C. O limite inferior da temperatura do ar ambiente é -5 °C.

Os disjuntores projetados para uso em temperaturas do ar ambiente acima de +40 °C (particularmente em países tropicais) ou abaixo de -5 °C devem ser projetados especialmente ou usados de acordo com as informações dadas no catálogo do fabricante. Os contatos móveis de todos os polos de disjuntores multipolares devem ser acoplados mecanicamente, de maneira que todos os polos, exceto o neutro de seccionamento, se houver, estabeleçam e interrompam substancialmente juntos, sejam operados manual ou automaticamente, mesmo se ocorrer uma sobrecarga somente em um polo protegido.

Um polo neutro de seccionamento (ver 3.2.7.3) deve abrir após e fechar antes do(s) polo (s) protegido(s). Se um polo, tendo uma capacidade de fechamento e abertura em curto-circuito apropriada, for usado como polo neutro e o disjuntor tiver uma operação manual independente (ver 3.4.4), então todos os polos, inclusive o polo neutro, podem operar substancialmente juntos. Os disjuntores devem ter um mecanismo de abertura livre.

Deve ser possível ligar e desligar o disjuntor manualmente. Para disjuntores tipo encaixe sem um punho de operação, esse requisito não é considerado como satisfeito pelo fato do disjuntor poder ser removido de sua base. Disjuntores devem ser construídos de tal forma que os contatos móveis possam repousar somente na posição fechada (ver 3.2.8) ou na posição aberta (ver 3.2.9), mesmo quando o meio de operação é liberado em uma posição intermediária.

Disjuntores devem ser providos de meios para indicar as posições fechada e aberta, que devem ser facilmente visíveis na frente do disjuntor, quando montado com sua (s) tampa (s) ou placa (s) de cobertura, se houver (ver 6). Quando o meio de manobra for usado para indicar a posição dos contatos, ele deve, quando liberado, tomar automaticamente a posição correspondente àquela do(s) contato(s) móvel (is); nesse caso, o meio de manobra deve ter duas posições de repouso distintas correspondentes a posição dos contatos, mas, para abertura automática, pode ser prevista uma terceira posição distinta para o mesmo.

O funcionamento do mecanismo não deve ser influenciado pela posição de invólucros ou tampas e deve ser independente de qualquer parte removível. Uma cobertura selada colocada pelo fabricante é considerada como sendo uma parte não removível. Se a tampa for usada como guia para botoeiras, não deve ser possível removê-las a partir do exterior do disjuntor.

Os meios de manobra devem ser fixados solidamente nos seus eixos e não deve ser possível removê-los sem o auxílio de uma ferramenta. São permitidos meios de manobra fixados diretamente à tampa. Se o meio de manobra tem um movimento de sobe e desce, quando o disjuntor estiver montado para uso normal, os contatos devem ser fechados pelo movimento de subida.



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