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PROTEÇÃO E COORDENAÇÃO DO SISTEMA B.T (4. DISJUNTORES DE BAIXA TENSÃO…
PROTEÇÃO E COORDENAÇÃO DO SISTEMA B.T
1. DIMENSIONAMENTO DOS DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO
Um circuito elétrico só está adequadamente protegido contra as sobrecorrentes quando todos os seus elementos, como condutores, chaves e outros, estiverem com suas capacidades térmica e dinâmica iguais ou inferiores aos valores limitados pelos dispositivos de proteção correspondentes
1.1. INTEGRAL DE JOULE
A integral de Joule de cabos e componentes, como disjuntores, fusíveis, etc. é calculada normalmente a partir de ensaios de curto-circuito
A NBR-5410 estabelece que a integral de Joule a qual o dispositivo deixa passar não pode ser superior à integral de Joule necessária para aquecer o condutor, desde a temperatura máxima para o serviço contínuo até a temperatura limite de curto-circuito
É a energia necessária para elevar a temperatura para serviço contínuo até a temperatura de curto-circuito
A corrente Nominal do dispositivo de proteção contra curtos-circuitos pode ser superior à capacidade de condução de corrente dos condutores do circuito
Um circuito só está adequadamente protegido quando o dispositivo de proteção contra sobrecorrentes satisfaz as seguintes condições:
Não opera quando a corrente for inferior à capacidade de condução de corrente do condutor do circuito na sua particular condição de maneira de instalar.
Opera, normalmente, com o tempo de retardo elevado, para uma corrente de sobrecarga de até 1,45 vez a capacidade de corrente do condutor.
Opera em tempos inversamente proporcionais para correntes de sobrecarga compreendidas entre 1,45 vezes e 8 vezes a corrente nominal
Opera em um tempo extremamente reduzido para as correntes de curto-circuito
Os dispositivos de proteção devem ser nominalmente dimensionados em função das particularidades de cada sistema.
2. DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO À CORRENTE DIFERENCIAL-RESIDUAL
A proteção por dispositivo de proteção à corrente diferencial-residual pode prover segurança à vida dos usuários de energia elétrica, quando a instalação está protegida por um dispositivo dimensionado para uma corrente de fuga de valor não superior a 30mA.
Para a proteção da propriedade podem ser utilizados dispositivos com valor de corrente de fuga superior > 30 mA
Esses dispositivos podem ser divididos em três partes funcionais
Transformador toroidal para detecção das correntes de falta fase-terra
Disparador que transforma uma grandeza elétrica em ação mecânica.
Mecanismo móvel e os respectivos elementos de contato
De acordo com a NBR-5410, qualquer que seja o esquema de aterramento, deve ser objeto de proteção complementar contra contatos diretos por dispositivos a corrente diferencial residual (dispositivos DR) de alta sensibilidade.
A aplicação do DR deve seguir algumas premissas básicas
O uso de dispositivo DR não dispensa, em qualquer hipótese, o condutor de proteção
Os dispositivos DR
devem garantir o seccionamento de todos os condutores do circuito protegido
O circuito magnético do dispositivo DR deve envolver todos os condutores vivos dos circuitos protegidos, inclusive o condutor neutro.
O circuito magnético do DR não deve envolver, em nenhuma hipótese, o condutor de proteção
Para tornar possível o uso de DR no sistema TN-C, deve convertê-lo imediatamente antes do ponto de instalação do dispositivo no esquema TN-C-S
3. RELÉS TÉRMICOS DE SOBRECARGA
São dispositivos dotados de um par de lâminas construídas com metais de diferentes coeficientes de proteção de dilatação térmica linear que, quando atravessados por uma corrente de intensidade ajustada, aquecendo o bimetal, provocam, sob efeito de dilatação térmica de suas lâminas, a operação do contato móvel.
São constituídos de modo a permitir ajustes da corrente de determinadas faixas que podem ser escolhidas conforme o valor da corrente e da natureza de carga.
Usados, particularmente, em instalações industriais, os relés bimetálicos de sobrecarga são acoplados a contatores, que são os elementos de comando do circuito
A seleção da faixa de ajuste dos relés de sobrecarga deve ser função do regime de serviço do motor
A NBR-5410 considera corrente de sobrecarga de pequena intensidade (1,45 vez a capacidade nominal do condutor) quando o condutor atinge uma temperatura de regime não superior à temperatura máxima de sobrecarga relativa à natureza de sua isolação, elas podem ser toleradas por um longo período de tempo, porém devem ser limitadas na duração para não prejudicar a isolação do condutor.
Critérios para o ajuste dos relés de sobrecarga
A) Serviço contínuo S1
A corrente de ajuste do relé térmico de proteção deve ser igual ou superior à corrente de projeto ou simplesmente corrente de carga prevista.
A corrente de ajuste do relé térmico de proteção deve ser igual ou inferior à capacidade de condução de corrente dos condutores
O tempo de partida do motor deve ser inferior ao tempo de atuação do relé para a corrente de partida correspondente, enquanto o tempo do rotor bloqueado deve ser igual ou superior ao valor da corrente ajustada.
B) Serviço de curta duração ou itermitente
Neste caso, pode-se omitir a proteção de sobrecarga, dependendo do regime de serviço do motor
Quando prevista a proteção de sobrecarga, a seleção da faixa de disparo e a corrente de ajuste devem ser dimensionadas de acordo com o mesmo princípio apresentado para os motores em serviço permanente, porém os tempos de disparo dados nas curvas devem ser reduzidos em 25 %.
4. DISJUNTORES DE BAIXA TENSÃO PARTE 2
São dispositivos destinados à proteção de circuitos elétricos, os quais devem atuar quando percorridos por uma corrente de valor superior ao estabelecido para funcionamento normal
Os disjuntores podem acumular várias funções
Proteção contra sobrecarga
Proteção contra curtos-circuitos
Comando funcional
Seccionamento
Seccionamento de emergência
Proteção contra contatos indiretos
Proteção contra quedas e ausência de tensão
Principais parâmetros elétricos dos disjuntores
Corrente nominal
É aquela que pode circular permanentemente pelo disjuntor
Disjuntores tropicalizados - São constituídos de um bimetal duplo e podem manter sua corrente nominal até uma temperatura 50 °C
Os disjuntores que são providos somente de um bimetal são ajustados para atuarem a uma temperatura de 20°C
Tensão Nominal
É aquela a que estão referidas a capacidade de interrupção e as demais características nominais do motor.
Capacidade nominal de interrupção de curto-circuito
É a máxima corrente presumida de interrupção, de valor eficaz, que o disjuntor pode interromper, operando dentro de suas características nominais de tensão e frequência e para um fator de potência determinado.
Os disjuntores podem ser fabricados, quanto às unidades de proteção incorporadas, em quatro tipos diferentes
Disjuntores somente térmicos
São aqueles que dispõem de somente uma unidade de proteção térmica de sobrecarga
Disjuntores somente magnéticos
São aqueles que dispõem de somente uma unidade magnética de proteção contra curtos-circuitos
Disjuntores termomagnéticos
São aqueles que dispõem de uma unidade de proteção térmica e outra magnética de curto-circuito. É o tipo de maior utilização prática
Disjuntores termomagnéticos limitadores
São aqueles que dispõem das unidades de proteção térmica e magnética e de um sistema especial capaz de interromper as elevadas correntes de curto-circuito antes que elas atinjam o seu valor de pico. Esse sistema tem como princípio as forças eletrodinâmicas provocadas pela corrente de defeito.
Dimensionamento do disjuntor
Assim como os fusíveis, os disjuntores devem ser dimensionados pela sua característica I² x T, que representa o valor máximo da integral de Joule que o dispositivo deixa passar, em função da corrente que circula por ele.
Características de proteção contra sobrecarga
A corrente nominal, ou de ajuste da unidade térmica do disjuntor, deve ser igual ou superior à corrente de projeto ou simplesmente de carga prevista.
A corrente nominal, ou de ajuste da unidade térmica do disjuntor, deve ser igual ou inferior à capacidade de condução de corrente dos condutores
A corrente convencional de atuação do disjuntor deve ser igual ou inferior a 1,45 vez a capacidade de condução de corrente dos condutores.
Em complementação, tem-se que o tempo de atuação do disjuntor deve ser superior ao tempo de partida do motor, enquanto o tempo de rotor bloqueado deve ser igual ou superior ao valor da corrente ajustada.
Adicionalmente, os disjuntores podem ser classificados de duas diferentes formas
Disjuntores de características L
São aqueles adequados à proteção de circuitos de distribuição, circuitos de iluminação, de tomadas e de comandos.
Disjuntores de características G
São aqueles adequados à proteção de aparelhos e motores sujeitos a sobrecargas
Características de Proteção contra Curtos-Circuitos
A condição de proteção contra curto-circuito será atendida de diferentes formas:
Capacidade de interrupção de ruptura
A capacidade de interrupção do disjuntor deve ser igual ou superior à corrente de curto-circuito trifásica no ponto de sua instalação
Se a corrente no ponto de instalação do disjuntor superar sua capacidade de interrupção, podem ser pré-ligados a estes fusíveis limitadores de corrente do tipo NH ou outro dispositivo de proteção com características de interrupção compatíveis com a capacidade de interrupção do disjuntor
A corrente de atuação mínima da unidade instantânea deve ser igual ou inferior à corrente de curto-circuito presumida na extremidade do circuito correspondente à carga
Proteção da isolação dos condutores
O tempo de atuação do disjuntor deve ser igual ou inferior ao tempo de suportabilidade térmica da isolação do condutor
Curva de atuação do disjuntor
A curva de suportabilidade térmica do condutor deve cortar a curva do disjuntor em qualquer trecho de transição de atuação das unidades térmicas e magnéticas
Proteção contra rotor bloqueado
A corrente de ajuste da unidade temporizada do disjuntor para proteção do motor deve permitir um tempo de atuação igual ou inferior ao tempo de rotor bloqueado do motor fornecido.
4.1. DISJUNTOR-MOTOR
É um dispositivo de proteção que associa a proteção de sobrecarga e curto-circuito e a capacidade de manobra dos motores elétricos de indução, resumindo, o disjuntor-motor é um disjuntor termomagnético adaptado para permitir a partida, o comando e a proteção dos motores elétricos
Normalmente utilizado em um circuito terminal de motor associado a um contator de potência
Existem várias associações, como:
Disjuntor termomagnético-motor + contator
Tem como função a proteção contra sobrecarga e curto circuito, ficando o contator com a função de acionamento do motor
Disjuntor somente magnético-motor + contator + relé térmico
Tem como função a proteção contra curto-circuito, a proteção térmica e de falta de fase dadas pelo relé térmico do contator, ficando o contator com a função de acionamento do motor.
Não é aconselhável fazer as associações entre disjuntores e contatores de forma geral para construir um dispositivo de proteção disjuntor-motor
4.1.1.Relés Eletrônicos Instantâneos
Para atender aos requisitos de proteção dos motores acoplados às máquinas com elevados conjugados resistentes de partida, grande movimento de inércia e com probabilidades de se ter o rotor bloqueado, foram desenvolvidos os relés eletrônicos, cujas características de funcionamento apresentam funções definidas de corrente e tempo
Alguns tipos de relés eletrônicos estão associados a contatores, formando um dispositivo de comando e proteção.
4.1.2. DISJUNTORES ELETRÔNICOS
Os disjuntores eletrônicos são fabricados utilizando relés eletrônicos, permitindo uma interface com o operador do sistema por meio de um módulo de comunicação e de uma conexão sem fio
De forma geral, o mecanismo de operação dos disjuntores eletrônicos é do tipo "energia armazenada", operando com molas pré-carregadas. As molas são carregadas manualmente por uma alavanca situada na parte frontal
Os disjuntores eletrônicos podem medir diversos parâmetros do sistema que está inserido
São fabricados para correntes nominais iguais ou superiores a 400 A, com temperatura de operação normalmente de 40°C