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Anlise de dispositivos de manobra e de proteo de baixa tenso 6

EQUAES BSICAS.

Potncia ativa .

P = U . I . k onde P= potncia ativa ( ateno: no use o termo WATTAGEM )U= tenso eltrica ( ateno: no use o termo VOLTAGEM )I = corrente eltrica ( ateno: no use o termo AMPERAGEM )k = fator que depende do tipo de rede, a saber:

k = 1, no caso de corrente continuak = fator de potncia x rendimento, no caso de corrente

alternada monofsicak = raiz quadrada de trs x fator de potncia x rendi

mento, no caso de corrente alternada trifsica.Unidade de medida: o watt ( W ), e, em fase de alterao, o cavalo-vapor ( cv ). Ocavalo-vapor ( cv ) est sendo eliminado na caracterizao da potncia de motores, poisno unidade de medida eltrica e sim mecnica.

Nota: os termos WATTAGEM, VOLTAGEM e AMPERAGEM no devem ser usados, porno constarem da terminologia da ABNT.

Potncia reativa

Definio : Em regime permanente senoidal, a parte imaginria da potncia complexa

Pr= U . I, onde Ue I tem o mesmo significado indicado acima

Unidade de medida: o volt-ampre ( VA )

Potncia aparente.

Definio: Produto dos valores eficazes, da tenso e da corrente.Nota : em regime permanente senoidal, o mdulo da potncia complexa

Unidade de medida: tambm o volt-ampre ( VA ).

Potncia complexa.

Definio: Para tenso e corrente senoidais, o produto do fasor tenso pelo conjugado

do fasor corrente.

Unidade de medida: produto vetorial de volt-ampre ( VA )

Perdas.

Definio: Diferena entre a potncia de entrada e a de sada.

Observe-se que existem diversos tipos de perdas, tais como no cobre ( as do condutor, ouperdas joule ), no ferro ( as do ncleo magntico ), dieltricas ( as do material isolante ) ouainda, as perdas em carga, em vazio e as totais.

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Caracterstica comum dessas perdas a de se apresentarem na forma de uma elevaode temperatura ( aquecimento ), a qual deve ser acrescida temperatura ambiente, e asoma das duas deve ser perfeitamente suportada pelos materiais utilizados naconstruo do componente ou equipamento por um tempo especificado na norma

respectiva.A correlao entre o nvel de temperatura suportvel, as perdas , a corrente admissvel ea potncia disponvel, levam a algumas concluses importantes, a saber:1. Quanto maior a temperatura admissvel nos materiais utilizados ( sobretudo nos

isolantes, que so mais crticos nesse aspecto ), maior a potncia disponvel nocomponente ou equipamento.

2. Quanto maior a temperatura ambiente, atuando sobre um dado equipamento, menor a potncia disponvel, e

3. Quanto mais intensa a refrigerao ( troca de calor ) que atua sobre o equipamento,maior a potncia disponvel.

Essas concluses podem ser muito importantes quando do dimensionamento einstalao de um equipamento, e nos levam a necessidade de um levantamentocompleto das condies ambientais, no local da instalao.

Perdas joule.So dadas por:

Pj = I2 . R, onde Pj= perdas joule, medidas em watts ( W ),

I = corrente passante ( A )R=resistncia do circuito ( )

Unidade de medida: o watt ( W )

Resistncia eltrica.

R = resistividade eltrica () x comprimento do condutor ( l) / seo condutora ( s ).

O valor dessa resistncia, e tambm da resistividade, dependente da temperatura:quanto maior a temperatura, maior o valor de R.

Unidades de medida: Da resistncia eltrica, o ohm ( ) Da resistividade eltrica, o ohm x milmetro quadrado / metro ( . mm2 / m ) Da seo, em milmetros quadrados ( mm2 ) .

Aquecimento dos componentes.

O aquecimento dado por :

Q = I2

. t,

onde Q o aquecimento, medido emjoules ( J ) ou em calorias ( cal ). A caloria umaunidade de medida ainda admitida temporariamente. A unidade oficial o joule. Lembrarque 1 cal = 4,1868 j.

Essas so algumas das formulas que devem ser lembradas, durante a anlise do quesegue.

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NORMALIZAO TCNICA.

Ao tratarmos de assuntos tcnicos, como no presente caso, de fundamental importnciaque o futuro profissional seja orientado no sentido de saber que o atendimento s

NormasTcnicas condio primeira e bsica para o correto desempenho de suas atividades. Em outras palavras, no atender a norma nos seus projetos, construo decomponentes , instalao de sistemas e sua manuteno, leva a solues inadmissveisno meio tcnico e vo prejudicar a confiabilidade da atuao desse profissional.

Consequentemente, todo aquele que exerce ou vai exercer uma atividade tcnica, deveestar atualizado no que diz respeito s normas publicadas pela Associao Brasileira deNormas Tcnicas ABNT, analisar e aplicar seus contedos, ficando o profissional coma liberdade de utilizar solues comprovadamente melhores do que as definidas nessasnormas. Portanto, as condies citadas nas normas so CONDIES MNIMAS aserem atendidas.

As normas tcnicas brasileiras , de acordo com a regra bsica estabelecida dentro daABNT, devem estar coerentes com as normas internacionais da Comisso EletrotcnicaInternacional IEC, que engloba todas as normas da rea eltrica com exceo dasligadas a transmisso de pulsos, como o caso das de telecomunicaes no seu todo.Isso, para que no hajam conflitos em termos internacionais, seja dos produtos aquiproduzidos, seja de tecnologias importadas. Entretanto, em algumas reas de produtos,como o caso de transformadores de distribuio, e como conseqncia da tradio quefoi implantada h muito tempo por fabricantes, outras normas podero excepcionalmenteser a referncia.

As normas da ABNT vem caracterizadas por um conjunto de letras ( NBR ) e nmerosque as identificam. As letras NBR significam Normas Brasileiras de Referncia, sendo que

em termos de contedo, assim se apresentam: As NORMAS GERAIS , aplicadas s metodologias de instalao e de projeto.Por exemplo, a norma de INSTALAES ELTRICAS DE BAIXA TENSO NBR 5410.

As ESPECIFICAES, que indicam as condies tcnicas a serem atendidas.Por exemplo, as condies tcnicas que devem estar presentes num CABO DECOBRE ISOLADO COM PVC esto definidas na norma NBR 7288, para um nvel detenso entre 1kV e 6kV.

Os METODOS DE ENSAIO, que, como o prprio nome diz, definem osprocedimentos normalizados a serem seguidos quando do ensaio de umcomponente ou equipamento, nos seus mais diversos aspectos: montagem do circuitoou do dispositivo de ensaio, instrumentao quanto a sua exatido, temperatura de

referncia, altitude de referncia, etc. Nota-se portanto, que:1. Ao fazer o ensaio de um componente para a determinao de suas caractersticasnominais e eventuais, existe uma regulamentao que vem baseada emfatores necessariamente presentes para que essas caractersticas existam.Sero essas as caractersticas a serem gravadas na PLACA DECARACTERSTICAS, que identificam o componente ou equipamento. Seentretanto, fatores como temperatura, altitude, etc. forem diferentes dosnormalizados, os valores de placa precisam ser corrigidos.

2. Esta estrutura das normas brasileiras, acompanhando a sistemtica da IEC, estosendo modificada para uma nica norma por produto, que j engloba todos osaspectos ( especificao, ensaios, representao grfica e literal, eventual

padronizao aplicvel ao produto ), tornando desnecessria a consulta a diversostextos de norma.

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3. As normas tcnicas acompanham a evoluo das tcnicas e de matrias primas.Consequentemente, so feitas periodicamente, revises e novas publicaes, comcontedos parcialmente diferentes, o que invalida a edio anterior dessanorma, na qual se mantm o nmero e se altera o ano de publicao. Portanto,

necessrio cuidado no uso de uma norma, para que se tenha certeza de que otexto que estamos usando realmente est em vigor!

As normas de SIMBOLOS GRFICOS e de SIMBOLOS LITERAIS informam como umcomponente deve ser identificado no seu esquema de ligao, tanto no desenho dosmbolo quanto na letra que o deve caracterizar. Nos anexos 1 e 2 ( pginas 95 a 98 )vamos encontrar um extrato dos principais smbolos grficos e a reproduo da tabelade smbolos literais da NBR 5280.

As normas de PADRONIZAO so necessrias em alguns casos de partes ecomponentes eltricos, para permitir a intercambialidade. Por exemplo: altura do eixode motores, por grupo de potncias.

Em todas essas normas, existe o item DEFINIES, que contem a TERMINOLOGIATCNICA a ser utilizada. Essa terminologia est intimamente ligada ao SISTEMAINTERNACIONAL DE UNIDADES DE MEDIDA SI, que contem as grandezasfsicas, sua representao e as unidades de medida e suas abreviaturas e modo deredao. Portanto, sem entrarmos nesses enfoques, devemos ter presente anecessidade de conhecer detalhadamente, o SISTEMA SI. Para esclarecer dvidasrelativas a Unidades de Medida, consultar o Instituto Nacional de Metrologia,Normalizao e Qualidade Industrial INMETRO.

Normas tcnicas dos principais componentes eltricos.

As normas aplicveis aos componentes citados no texto que segue, tem a referncia IEC.Vamos entender esse detalhe. No antes exposto, ficou citado que as normas da ABNTseguem basicamente as normas da IEC, salvo algumas excees. Vimos tambm que oscontedos so periodicamente atualizados, de modo que cada vez que a norma IEC atualizada, segue-se, aps algum tempo, a atualizao da norma brasileira. Como , poroutro lado, os fabricantes devem apresentar aos seus consumidores, sempre produtos deacordo com as ltimas condies normativas existentes, a indstria opta, por exemplo,em indicar as normas IEC atualizadas como referncia de seus produtos, que sempreantecedem s normas regionais, como as da ABNT. Por essa razo, as normas citadasno presente caso so:

IEC 60947-1 Equipamentos de manobra e de proteo em baixa tenso Especificaes IEC 60947-2 Disjuntores IEC 60947-3 Seccionadores e seccionadores-fusvel IEC 60947-4 Contatores de potncia, rels de sobrecarga e conjuntos de partida. IEC 60947-5 Contatores auxiliares, botes de comando e auxiliares de comando. IEC 60947-7 Conectores e equipamentos auxiliares IEC 60269-1 Fusveis para baixa tenso IEC 60439-1 Conjuntos de manobra e comando em baixa tenso NBR 5410 Instalaes Eltricas de Baixa Tenso. NBR 5280 Smbolos Literais de Eletricidade Smbolos Grficos ( normas IEC / DIN / NBR )

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TERMINOLOGIA.

Para o devido entendimento dos termos tcnicos utilizados nesse texto, destacamos osque seguem, extrados das respectivas normas tcnicas.

Seccionadores.Dispositivo de manobra ( mecnico ) que assegura, na posio aberta, uma distnciade isolamento que satisfaz requisitos de segurana especificados.Nota: um seccionador deve ser capaz de fechar ou abrir um circuito, ou quando acorrente estabelecida ou interrompida desprezvel, ou quando no se verifica umavariao significativa na tenso entre terminais de cada um dos seus plos.Um seccionador deve ser capaz tambm de conduzir correntes em condies normaisde circuito, e tambm de conduzir por tempo especificado, as correntes em condiesanormais do circuito, tais como as de curto-circuito.

Interruptor.Chave seca de baixa tenso, de construo e caractersticas eltricas adequadas

manobra de circuitos de iluminao em instalaes prediais, de aparelhoseletrodomsticos e luminrias, e aplicaes equivalentes.Nota do autor: essa manobra entendida como sendo em condies nominais deservio. Portanto, o interruptor interrompe cargas nominais.

Contator.Dispositivo de manobra ( mecnico ) de operao no manual, que tem uma nicaposio de repouso e capaz de estabelecer ( ligar ), conduzir e interrompercorrentes em condies normais do circuito, inclusive sobrecargas de funcionamentoprevistas.

Disjuntor.

Dispositivo de manobra ( mecnico ) e de proteo, capaz de estabelecer ( ligar ),conduzir e interromper correntes em condies normais do circuito, assim comoestabelecer, conduzir por tempo especificado e interromper correntes em condiesanormais especificadas do circuito, tais como as de curto-circuito.

Fusvel encapsulado.Fusvel cujo elemento fusvel completamente encerrado num invlucro fechado, oqual capaz de impedir a formao de arco externo e a emisso de gases, chama oupartculas metlicas para o exterior quando da fuso do elemento fusvel, dentro doslimites de sua caracterstica nominal.

Rel ( eltrico ).

Dispositivo eltrico destinado a produzir modificaes sbitas e predeterminadas emum ou mais circuitos eltricos de sada , quando certas condies so satisfeitas nocircuito de entrada que controlam o dispositivo.Notas do autor: O rel, seja de que tipo for, no interrompe o circuito principal, massim faz atuar o dispositivo de manobra desse circuito principal.Assim, por exemplo, existem rels que atuam em sobrecorrente de sobrecarga ou decurto-circuito, ou de rels que atuam perante uma variao inadmissvel de tenso.Por outro lado, os reles de sobrecorrente perante sobrecarga ( ou simplesmente relsde sobrecarga ), por razes construtivas, podem ser trmicos ( quando atuam emfuno do efeito Joule da corrente sobre sensores bimetlicos ), ou seno eletrnicos,que atuam em funo de sobrecarga e que podem adicionalmente ter outras funes,como superviso dos termistores ( que so componentes semicondutores ), ou da

corrente de fuga.

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Quanto as grandezas eltricas mais utilizadas nesse estudo, destacamos:

Corrente nominal.

Corrente cujo valor especificado pelo fabricante do dispositivo.Nota do autor: Essa corrente obtida quando da realizao dos ensaiosnormalizados, conforme comentrio anterior.

Corrente de curto-circuito.Sobrecorrente que resulta de uma falha, de impedncia insignificante entrecondutores energizados que apresentam uma diferena de potencial emfuncionamento normal.

Corrente de partida.Valor eficaz da corrente absorvida pelo motor durante a partida, determinado pormeio das caractersticas corrente-velocidade.

Sobrecorrente.Corrente cujo valor excede o valor nominal.

Sobrecarga.A parte da carga existente que excede a plena carga.Nota: Esse termo no deve ser utilizado como sinnimo de sobrecorrente.Nota do autor: Sobrecorrente um termo que engloba a sobrecarga e o curto-circuito.

Capacidade de Interrupo.Um valor de corrente presumida de interrupo que o dispositivo capaz de

interromper, sob uma tenso dada e em condies prescritas de emprego efuncionamento, dadas em normas individuais.Notas do autor: A capacidade de interrupo era antigamente chamada decapacidade de ruptura, termo que no deve mais ser usado. O valor da capacidadede interrupo de particular importncia na indicao das caractersticas dedisjuntores, que so, por definio, dispositivos capazes de interromper correntes decurto-circuito, o que os demais dispositivos de manobra no fazem.

Resistncia de contato.Resistncia eltrica entre duas superfcies de contato, unidas em condiesespecificadas.Nota do autor: esse valor de particular interesse entre peas de contato, onde se

destaca o uso de metais de baixa resistncia de contato, que so normalmenteproduzidos por metais de baixo ndice de oxidao, ou seno ainda, quando duaspeas condutoras so colocadas em contato fsico, passando a corrente eltrica deuma superfcie a outra. por exemplo, o que acontece entre o encaixe de fusveis na base e a pea externade contato do fusvel, que no pode ser fabricada com materiais que possamapresentar elevada resistncia de contato.

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REPRESENTAO GRFICA E LITERAL DOS COMPONENTES DE UM CIRCUITO.

Um esquema eltrico, ( e no um diagrama ) a representao dos componentes que o

compe, de acordo com as normas de Smbolos Grficos e Smbolos Literais.Vejamos abaixo o esquema com circuitos de manobra principais representando umainstalao eltrica industrial.

No caso, trata-se de uma representao UNIFILAR, que bastante esclarecedora quantoaos componentes do circuito, mas perdem-se detalhes do tipo em que fase esto ligadosos componentes. Para eliminar esse inconveniente, necessrio fazer a representaoMULTIFILAR. No presente caso, que o de uma rede trifsica ( L1,2,3 ) passaria a seruma representao TRIFILAR. Ou seno, no esquema de comando ( veja pginaseguinte ), o de uma representao BIFILAR, pois nesse caso temos um circuitoalimentado por dois condutores em forma monofsica ou bifsica.

Existem algumas condies bsicas que devem ser respeitadas, ao reunir oscomponentes de um circuito, as quais podemos sintetizar do seguinte modo:

A entrada do sistema deve possuir a melhor qualidade de operao e proteo paraatender com segurana as circunstancias de PIOR CASO, como por exemplo,proteger os componentes contra a ao trmica e dinmica da corrente de curto-circuito.

A estrutura do sistema basicamente dada pela necessidade da diviso de cargas ,assegurando uma elevada praticidade e confiabilidade ao sistema, bem como atendera certas imposies normalizadas, tal como no caso da partida de motores, com ainsero de mtodos de partida para potncias nas quais as normas o exigem.

Ao ser feita a montagem de um tal circuito, observar corretos mtodos de instalao,

bem como, na hora de aplicar carga, atender a orientao da respectiva norma deaplicao de carga, para no prejudicar o seu desempenho futuro.

T1 Transformador de alimentaoQ1 Disjuntor de entradaT2 Transformador de medio paracorrenteT3 Transformador de medio para tensoP1 Ampermetro para medio de correnteP2 Voltmetro para de medio de tensoP3 Equipamento para mltipla medioQ2 Disjuntor para distribuioQ3 Seccionador sob carga de distribuioF1,2,3 Fusveis para proteo nadistribuioQ4 Seccionador-fusvel para manobra eproteo na distribuioF3,4,8 a F12,13,14 Fusveis retardadosdos ramais de motoresK1 a K5 Contatores para manobra dosmotoresF18 a F21 Rels de sobrecarga paraproteo dos motoresQ5 Seccionador para manobra direta dacargaQ6 Disjuntor de entrada para ramal demotorK6 Contator de entrada para ramal demotorF15,16,17 Fusveis ultra-rpidos para

proteo dos componentes eletrnicos depotnciaG1 Partida suave ( soft-starter )

.

I>

M3 ~

M3 ~

M3 ~

M3 ~

... . .V

A

.. ...

...

.

.

I>

I>

T1

Q1

P1P3

T2

T3 P2

Q2 Q3 Q4

F1,2,3

F3,4,5 F6,7,8 F9,10,11 F12,13,14

K1

F18

K2

F19

K5

F20

Q5K3

K4Q6 K6

F21

F15,16,17

G1

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Semelhantemente ao item anterior, conhecer a metodologia de manuteno citada nanorma do produto em questo, para assegurar uma VIDA TIL a mais prolongadapossvel. Com isso, so minimizados investimentos futuros para manter o sistema

funcionando, o que eleva a rentabilidade da instalao industrial alimentada por essecircuito.

Os circuitos de manobra principais tem normalmente associados a eles, os circuitos decomando, no qual esto ligados os componentes para manobra manual e automtica ,ede proteo.Um desses circuitos est representado no que segue, e no caso se trata do circuito decomando de uma partida estrela-tringulo. O funcionamento e uso dos mesmos seroobjeto de comentrios posteriores.

Circuito de comandoExemplo: Partida estrela-tringulo

F21, F22, F23 Fusveis para proteo do circuito de comandoT1 Transformador para alimentao do comandoF7 Contator auxiliar ( NF ) do rel de sobrecargaS2 Chave fim de curso de proteo do sistema de partidaS0 e S1 Botes de comando de impulso para liga e desligaK6 Rel de tempo e contatos temporizadosK1, K2, K3 Bobinas dos contatores e contatos auxiliaresH1 Sinalizao do regime de operao

S0 .

F21 F23

F22 . F7S2

95

96

1

2

3

S1 4 K143

44

15 25

2816K6

K2 K3 212222

21

K6A1

A2

A1

A2

A1

A2

A1

A2

13

14K1

13

14K3

13

14K2

H1K1K2

. . . .

.

. ... .

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GRANDEZAS QUE CARACTERIZAM UM COMPONENTE / EQUIPAMENTO.

Cada componente/equipamento tem gravado externamente, atravs de uma placa decaractersticas ou de uma gravao em alto ou baixo relevo, as grandezas principais queo caracterizam. Nos manuais/catlogos tcnicos que o acompanham, mais outros dadosimportantes podero estar sendo mencionados.

Assim, no caso de componentes eltricos, so bsicas as indicaes:

Tenso (eltrica) nominal ( Un ) e corrente ( eltrica ) nominal ( In ) Freqncia nominal ( fn ) Potncia presente no circuito a que se destina ( Pn ) Eventualmente a corrente mxima de curto-circuito, no caso de disjuntores ( Icu / Ics ) Normas que se aplicam aos componentes, tanto as especificaes quanto os mtodos

de ensaio.

Observe: o smbolo da grandeza tenso eltrica o U e no o V. Esse ltimo aabreviatura de sua unidade de medida ( volt ), e no da grandeza.

Nota: Veja dados de encomenda dos principais componentes eltricos na pgina 94.

Somado a essas indicaes, vem tambm a indicao de como o fabricante caracteriza oseu produto. Assim, os disjuntores de fabricao da Siemens so identificados por3WN...; um fusvel Diazed, por 5SB2 ....., e assim por diante.Mas, ao lado dessas grandezas bsicas, outras to importantes quanto essas, quecaracterizam os produtos, passaro a ser analisadas agora:

Curvas de carga.

As cargas, eltricas ( p.ex. lmpadas incandescentes ) ou eletromecnicas ( p.ex.motores ), alimentadas por um circuito eltrico, apresentam caractersticas eltricasdiferentes, como pode ser observado nas ilustraes da pgina 16.

Basicamente, temos trs tipos de cargas das quais uma sempre predomina em cadacomponente/equipamento, sem porm deixar de existir uma parcela de outras formas decarga simultaneamente presente. Assim:

- Cargas indutivas, como a dos motores eltricos. Porm, a presena de um certoefeito resistivo, manifestado pela existncia das perdas joule, comprova que, aolado dessa carga indutiva, encontramos, no sem importncia, a carga resistiva.

- Cargas predominantemente resistivas, como as encontradas em fornos eltricos elmpadas incandescentes, e

- Cargas predominantemente capacitivas, como as encontradas nos capacitores,sem com isso excluir a presena, em menor intensidade, de cargas indutivas ouresistivas nesse componente.

Vamos fazer uma anlise mais detalhada de cada uma das trs formas de curvas decarga.

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1. Cargas indutivas.Se caracterizam por uma corrente de partida, algumas vezes maior que a nominal,corrente essa que vai atenuando sua intensidade com o passar do tempo, ou seja,conforme o motor vai elevando sua velocidade, como pode ser visto no grfico quetem no eixo dos tempos a unidade de medida o segundo, e no eixo das correntes, omltiplo da corrente nominal ( x In ). Essa corrente maior conseqente danecessidade de uma potncia maior no incio do funcionamento do motor, para venceras inrcias mecnicas ligadas ao seu eixo, que em ltima anlise so asapresentadas pela mquina mecnica que o motor deve movimentar. Uma vezvencida a inrcia, o motor reduz a corrente e alcana o seu valor nominal ( In ).

Devido a corrente de partida maior que a nominal, surgem perdas eltricas e

flutuaesna rede, que precisam ser controladas. Lembrando que, para uma certatenso de alimentao, a corrente diretamente proporcional potncia, osproblemas citados so aceitveis para cargas indutivas de pequeno valor, exigindo,porm, medidas de reduo da potncia envolvida para cargas de valor mais elevado.

Nesse sentido, na rea da baixa tenso, cujos circuitos devem atender a normaNBR 5410, estando em vigor a sua edio de 1997 na poca da redao do presenteestudo, encontramos no seu item 6.5.3 a determinao de que somente parapotncias motoras at 3,7 kW ( 5 cv ) inclusive, a ligao dessa carga indutiva podeser feita diretamente, sem a reduo supramencionada. Acima dessa potncia, oprimeiro passo a consulta a Concessionria de Energia no local da instalaodesse motor, sobre o limite at o qual permitida a partida direta, a plena tenso

pois esse valor depende das condies de carga em que a rede de alimentao seencontra. importante no esquecer desse detalhe na hora de definir o circuitode alimentao de uma carga motora, sob pena de fazer um projeto errado.

2. Cargas resistivas.Pela anlise da curva de carga, nota-se claramente que a relao tempo x correnteevolui de um modo totalmente diferente.De um lado, no eixo dos tempos, a escala de milissegundos, demonstrando que adurao de um pico inicial de corrente muitssimo menor, e consequentementemenores os efeitos da resultantes, como o caso do aquecimento, enquanto que noeixo da corrente, continua ser o mltiplo da corrente nominal ( x In ). Por outro lado, bem maior o pico de corrente, que chega a valores da ordem de 20 vezes o valornominal. Mas no seu todo, o produto corrente x tempo se apresenta bem menoscrtico do que no caso das cargas indutivas, o que vai ter uma influencia no valor dagrandeza de manobra dos dispositivos. Assim, como podemos observar nasinformaes relativas a capacidade de manobra de contatores, o valor numrico dacorrente Ie / AC-1 de um dado contator sensivelmente maior do que perante cargasmotoras (Ie / AC-2 e AC-3 ), conforme veremos mais adiante.

3. Cargas capacitivas.Vejamos a curva de carga nesse caso. Vamos encontrar, sobre eixos de coordenadasreferncias de tempo e corrente similares ao caso anterior, alguns picos desobrecorrente mais crticos, porm de curta durao. Portanto, o efeito de aquecimentoe o dinmico sobre os componentes do dispositivo de importncia, com um pico de60 x In, o que pode comprometer uma manobra nessa etapa de carga. Por essa razo,

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dispositivos de manobra para capacitores precisam ser de tipo especial ou o usuriodeve consultar o fabricante sobre qual o dispositivo de manobra a ser usado.TIPOS DE CARGADesenvolvimento de partida

Carga indutiva

Carga resistiva

Carga capacitiva Exemplo: Banco de

capacitores

Pico de corrente naligao ( muito elevado )60 . In

(Os contatores bsicosdevem ser adaptados amanobra de capacitores,diminuindo o efeito depico atravs de resistncia

ou indutncias ligadas emsrie).

Exemplo: Motortrifsico com rotor emcurto-circuito

Pico de corrente naligao8 . In ( cos = 0,35 )

Exemplo: Resistncia

para aquecimento Pico de corrente na

ligao20 . In (em poucosmilisegundos

20

( x In )

10

- 10

- 20

0 0,5 1,0 ( s )

30

(x In )

20

10

- 10

0 10 20 ( ms )

(x In )

60

40

20

- 200 10 20 ( ms )

- 10

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POTNCIA DISPONVEL EM FUNO DE TEMPERATURA, ALTITUDE E MEIOAMBIENTE.

Potncia nominal e corrente nominal ( de placa ).Enquanto a tenso alimentao um valor da rede , e como tal, constante dentro dastolerncias permitidas ( +/- 5% ), temos a potncia nominal ( Pn ), dada geralmenteem watts ( W ) ou eventualmente ainda em cavalos-vapor ( cv ), como sendo um valordeterminado atravs de ensaios normalizados. Ou seja, baseado em umPROTTIPO, aplicandotodos os ensaios previstos em norma, e perante condies eltricas e de ambienteperfeitamente definidas, obtm-se o valor da potncia eltrica disponvel quando atemperatura do componente/equipamento alcana o valor limite de aquecimentopermitido pelos materiais ( condutores, isolantes, magnticos ) utilizados.

Assim, a potncia disponvel uma funo da temperatura suportada.Essa concluso muito importante, pois justifica a permanente preocupao dese usar cada vez mais, materiais que suportem temperaturas mais elevadas,contanto que economicamente viveis, e de controlar a temperatura nosdispositivos e equipamentos.

Essa temperatura, que a soma dos fatores trmicos incidentes, funo de:

Temperatura ambiente. Observe-se que, uma vez que a temperatura total limitadapelos materiais utilizados, quanto mais elevada a temperatura ambiente, menor temque ser o aquecimento devido as perdas. Essas so parcialmente funo das perdas

joule, e como tal, funo de corrente , que portanto, precisa ser reduzida. Mas,reduzindo a corrente, estamos reduzindo a potncia disponvel.

Portanto: A POTNCIA DISPONVEL FUNO DA TEMPERATURA AMBIENTE.Quanto maior a temperatura ambiente, menor a potncia disponvel. E ainda:como antes mencionado, a potncia nominal determinada em ensaio, a uma dadatemperatura normalizada. Sempre que a temperatura no local da instalao fordiferente da de ensaio, a potncia disponvel no aquela gravada noequipamento. Nesses casos, para saber qual a potncia disponvel, necessrioaplicar um fator de correo sobre o valor gravado no equipamento, cujo valor vemespecificado na prpria norma do produto ou pelo fabricante.

Elevao de temperatura devido as perdas ( eltricas, mecnicas, magnticas ).Vamos inicialmente observar que quaisquer perdas que venham a ocorrer,independente de sua origem, levam a um aquecimento, que assim somado aovalor da temperatura ambiente, e que precisa ser suportado pelos materiaisutilizados. Essas perdas, e particularmente as perdas joule, so funo de correnteeltrica. Portanto, se precisamos reduzir a elevao de temperatura conseqentedessas perdas, e observando que as perdas dieltricas e as magnticas no podemser facilmente modificadas, ento resulta a soluo de, para reduzir o aquecimento,temos que reduzir as perdas joule, logo a corrente eltrica e com isso estamosreduzindo a potncia disponvel.

Portanto: A POTENCIA DISPONIVEL TAMBEM FUNO DA TEMPERATURA LIMITESUPORTADA PELOS MATERIAIS UTILIZADOS. Quanto maior a temperatura limitedos materiais, maior a potncia disponvel. Esse fato justifica o interesse crescentepelo uso de materiais com temperatura-limite maior. A ttulo de informao, e no caso dosmateriais isolantes, que so normalmente os termicamente mais frgeis, as temperaturas

limite esto contidos na norma NBR 7034 Materiais Isolantes Eltricos Classificao

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Trmica. O fato de que cada material tem uma temperatura limite, acima da qual perdesensivelmente suas caractersticas isolantes, destaca a importncia dessa norma, na horade o profissional avaliar se um dado equipamento est ou no operando dentro de seuslimites de temperatura. Ou seja, para saber se um dado equipamento/componente est

operando acima de suas condies trmicas (o que poderia caracterizar uma sobrecarga),isso apenas poder ser constatado se conhecermos, de um lado, a temperatura limite domaterial e, do outro, medirmos a temperatura do componente em operao. Se ai seconstatar que a temperatura de servio est acima da de limite, ento h necessidade ( erpida ) de reduzir a corrente, salvo se pudermos aplicar o que vem citado no tpicoseguinte.

Elevao de temperatura devido a deficincia de troca de calor.Se um componente se aquece, mas esse calor rapidamente trocado com oambiente, ento parece claro que a elevao de temperatura pode no ocorrer. oque na verdade, num primeiro caso, acontece quando a temperatura ambiente tem umvalor baixo. Portanto, se no nosso primeiro tpico dessa analise dissemos que umaelevada temperatura ambiente diminui a potncia disponvel, no menos verdadeque, perante temperaturas ambiente abaixo dos valores de norma, a potnciadisponvel SUPERIOR ao valor de placa.Porm, um outro modo de acelerar a troca de calor encontrado, se promovermos arpida retirada do calor dentro ou sobre o componente, mediante uma VENTILAOapropriada.Podemos portanto, ELEVAR A POTENCIA DISPONIVEL, ACELERANDO A TROCADE CALOR, ATRAVES DE UMA ADEQUADA VENTILAO.E, SE NO DISPUZERMOS DESSE RECURSO, TEREMOS QUE REDUZIR APOTENCIA DISPONVEL, PELA REDUO DE CORRENTE

Na questo da troca de calor, podemos observar mais um detalhe. Pela anlise dasnormas, observamos que a potncia disponvel tambm funo da altitude de

instalao, que a diferena de altura do local da instalao em relao ao nvel domar. Geralmente, dependendo do componente, as normas consideram uma altitudenormal, na qual tem que estar disponvel a potncia nominal, valores de altitude at1 000 ou de 2 000 metros, inclusive, havendo necessidade de uma reduo dapotncia disponvel acima desse valor segundo fatores de correo citados em normado produto ou pelo fabricante ( motores, transformadores, etc ) Porque essalimitao?

Vejamos. A troca final do calor gerado dentro do equipamento, somado temperaturaambiente, se faz com o ar, onde suas molculas so aquecidas, com isso diminuemsua densidade , e se deslocam. Se so as molculas do ar que recebem o calor,quanto menor o nmero de molculas, menor e mais lenta a troca de calor.

Como, com o aumento da altitude, o ar se torna cada vez mais raro e assim commenor nmero de molculas, temos que reduzir as perdas, pela reduo dacorrente e conseqente reduo da potncia disponvel, afim de evitar adestruio do equipamento/componente por aquecimento excessivo.

bem verdade que essa reduo de troca de calor por reduo da densidade do ar, parcialmente compensada pelo fato de, em altitudes maiores, a temperatura ambienteser menor, o que, sob esse aspecto, elevaria a capacidade de troca de calor. Porm,os fatores de correo indicados, j levam em considerao esse fator atenuante.

A influncia da reduo da troca de calor tambm se faz presente, quando agrupamosdiversos componentes em um nico local, como por exemplo, um grupo de disjuntoresinstalados na caixa de entrada de uma residncia. Isso porque, as caractersticas

nominais do dispositivo/equipamento , e entre elas a corrente nominal e a potncia

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nominal, so determinadas, segundo as Normas, com um nico componente,separado, e no agrupado. Como no dispositivo nico, as condies de troca de calorso mais favorveis do que quando agrupado, h necessidade de aplicar um fator decorreo sobre o valor da corrente nominal gravada sobre o dispositivo, para evitar

sobreaquecimentos, que levariam ao desligamento, pela ao dos seus rels.Tambm nesse caso, as normas, ou a orientao do fabricante, definem o fatorde correo a ser aplicado que vai ser funo tanto do nmero de dispositivosagrupados quanto da temperatura no local da instalao. A no consideraodesses fatores de correo vai levar ao desligamento indevido da instalao.

Materiais aplicados em equipamentos, em funo do meio ambiente Influncia do ambiente.

No raro que o local da instalao apresente uma acentuada agressividade oucondies de uso mais rigorosas do que as normais. Se no levado em consideraoquando da escolha do componente, esse fato pode levar a uma sensvel reduo daVIDA TIL do componente/equipamento, exigindo sua substituio.

A agressividade do ambiente funo de fatores naturais, como por exemplo, o meiosalino junto a orla martima ou a ao de radiaes provenientes do sol, como no casodos raios ultravioletas ( UV ), ou conseqncia da atividade industrial, freqentementeatravs de emanao de gases corrosivos que entram em contato com ocomponente/equipamento.

Mencionando alguns dos materiais isolantes de uso mais comum, as tabelas queseguem estabelecem alguns critrios, que podero alertar o profissional quanto acuidados que deva ter, e que so utilizados sobretudo em condutores eltricos.

Nas tabelas que seguem, feita uma classificao de maior ou menor agressividadedo ambiente sobre o material, no caso de plsticos e borrachas:

Classificao, segundo os critrios:A...................................................... no afetadoB....................................................... levemente afetadoC....................................................... levemente atacado. Uso no recomendadoD....................................................... bastante atacado. No deve ser usado.E........................................................ profundamente atacado. Proibido o uso.

Substncia corrosiva Material

PVC PE XLPE PCPcido ntrico Fumegante

Concentrado10% concentrado

ECB

DDB

DDB

EEE

cido sulfrico Concentrado10% concentrado

DA

CA

CA

EA

cido clordrico Concentrado10% concentrado

CA

AA

AA

BB

cido fosfrico A A A Acido actico Concentrado

10% concentradoBB

AA

AA

BB

Soluo de amnia Concentrado10% concentrado

BB

AA

AA

BA

Cloro gasoso C E E E

Bromo E E E EObs: PCP : policloroprene ( Neoprene ) PE : polietileno

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XLPE : polietileno reticulado PVC: cloreto de polivinilaNessa segunda tabela, so dados os comportamentos de plsticos e borrachas sintticasperante leos e solventes, significando:

A ............. No afetado D ........... Considervel amolecimento.B ............. Levemente afetado No deve ser usadoC ............. Levemente amolecido/inchado, E ........... Totalmente amolecido.

Porm sem conseqncias Proibido o usoF ........... Material em decomposio

Materialleos e Solventes

PVC PE XLPE PCPBenzeno F D D EHexano C B B CNafta B B B EGasolina D B B CClorofrmio D D D FTetracloreto de Carbono D B B FAcetona D B B Flcool Etlico A A A Aleo de Transformador D A A Bleo Vegetal A A A Ater de Petrleo E A A D

Em alguns casos, o problema resolvido, utilizando-se materiais a prova das condiesambientais, em outros, e particularmente nos equipamentos, opta-se por umencapsulamento adequado. Alis, o prprio poder necessitar de uma proteo outratamento externo, para no ser agredido pelo ambiente. Nesse caso, opta-se por umtratamento metlico ( p. ex. galvanizao ) ou uma pintura adequada. Cabe nesse pontotambm observar que a agressividade pode ter caractersticas bem variveis, podendo-sedestacar:

1. Umidade elevada, freqentemente associado a temperaturas elevadas, que podemprejudicar tanto metais quanto, e sobretudo, os isolantes, com o que se coloca em

risco a rigidez dieltrica desses materiais e conseqente possibilidade de descargaentre fases ou fase-terra. Considera-se critica a situao a partir de 50% de umidadeperante uma temperatura superior a 40C, quando se manifesta muito acentuado oproblema da condensao de gua dentro dos equipamentos/dispositivos.

2. Agressividade qumica, sobretudo em indstrias que manipulam tais produtos. Osprodutos qumicos mais encontrados, associado aos solventes industriais, de igualagressividade, e os materiais isolantes freqentemente presentes em tais industrias,como plsticos e borrachas sintticas, esto relacionados nas tabelas que antecedema esses comentrios, indicando o grau de risco que existe no contato entre eles, e anatural preocupao do profissional em evitar o tal contato.

3. Agressividade de origem natural, como o caso do sal em regies litorneas.4. Ao de radiaes que alteram a estrutura de materiais. O caso mais freqente,

porm no nico, o das radiaes ultravioletas ( UV ) provenientes do sol, e quechegam a decompor certos plsticos ou tornando-os quebradios.

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5. Presena de corpos slidos ( gros e poeiras ), que podem emperrar ofuncionamento dos dispositivos pela penetrao no seu interior, ou da entrada depeas e ferramentas no interior dos dispositivos/equipamentos. Esse aspecto resolvido, mediante a escolha de um dispositivo que j tenha um certo GRAU DE

PROTEO ou que seja instalado dentro de um invlucro com esse GRAU . freqente que as empresas tenham na forma avulsa, tais invlucros ( caixas ), com aindicao clara do referido GRAU DE PROTEO.A escolha do GRAU DE PROTEO correto um aspecto bastante importante, paraevitar que agentes prejudiciais atuem no interior dos dispositivos, e com issoalcancem os valores previstos de DURABILIDADE ou VIDA TIL.

6. A penetrao de gua no interior dos dispositivos, sobretudo daqueles instaladosao ar livre. Essa gua pode se apresentar de diversas formas: na de gotas, de jatosou submerso. Tambm nesse caso, h necessidade de um encapsulamento dosdispositivos, ou seja, a escolha de um GRAU DE PROTEO adequado, comomencionado no item anterior.

GRAUS DE PROTEO.

Os GRAUS DE PROTEO tem sua classificao e identificao regulamentados pornorma tcnica, que se apresenta na forma de duas letras e dois nmeros. As letras soIP, significando Proteo Intrnseca ( Intrisic Protection, em ingls = proteo prpria dodispositivo ). Dos dois nmeros, o primeiro informa o grau de proteo perante apenetrao de slidos; o segundo, lquidos.A tabela que traz esses dados a seguinte:

1 algarismo 2algarismo

Proteo contra a penetrao Proteo contra a penetraode slidos de lquidos0 dispositivo aberto ( sem proteo ) 0 dispositivo aberto ( sem proteo)1 evita a penetrao de slidos >50mm 1 evita a penetrao de pingos verticais2 idem, de slidos > 12 mm 2 idem, de pingos at 15 da vertical3 idem, de slidos > 2,5 mm 3 idem, de pingos at 60 da vertical

4 idem, de slidos > 1 mm 4 idem, pingos/ respingos de qq. direo5 dificultam a penetrao de ps 5 idem, de jatos de gua moderados6 blindados contra penetrao de ps 6 idem, de jatos de gua potentes

7 idem, sujeitos a imerso8 idem, sujeitos a submerso

Exemplos.

Um equipamento que vai operar num ambiente externo ( portanto sujeito a chuvas ), ondeas poeiras ( slidos ) no ar tem um tamanho de 2 mm, e a proteo necessria contrapingos e respingos, precisa de um IP dado por: IP 44.Explicando: na parte slida, tendo 2 mm, se tivermos um invlucro IP 3, que protege paraslidos > 2,5 mm, a poeira vai penetrar. Logo, ser o IP 4.Na parte lquida, a proteo contra pingos e respingos, tambm o IP .4Logo, resulta o GRAU DE PROTEO correto dado por IP 44.

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Outro exemplo:No ambiente , temos corpos slidos com um tamanho de 10 mm, mas a instalao feitaem ambiente protegido ( onde no existe lquido ). Qual o IP necessrio ?

- Na parte slida, ser o IP 3 ( o 2 deixaria os corpos slidos entrarem ), e na parte

lquida, ser o IP .0 ( sem necessidade de proteo ).- Logo, a escolha recai sobre o IP 30.

7. Aplicando uma camada de proteo externa, ou seja, uma pintura, com tintaapropriada s condies de agressividade no local.

Nota conclusiva desse item:Observa-se que, para a escolha correta de um componente / equipamento /dispositivo, alm dos fatores eltricos mencionados, de fundamental importnciaconhecer as CONDIES LOCAIS de temperatura, altitude, ambientes agressivos,etc, para que os componentes tenham uma VIDA TIL OTIMIZADA.

ANLISE DE CONDIES DE USO ANORMAIS ( NO NOMINAIS ).Apesar de as condies nominais serem a referncia na identificao de umcomponente/equipamento, no menos verdade que ele pode, e freqentemente, ficarsujeito a operar em condies anormais de servio. Tais condies so sobretudo as desobrecorrentes, identificadas como correntes de sobrecarga e de curto-circuito.

Tais condies, apesar de inevitveis, no podem permanecer por longo tempo, pois a ocomponente/equipamento estar sujeito a uma danificao. Por essa razo, as normasrelativas ao produto considerado , indicam o tempo mximo que uma condio anormalpode se apresentar, e esse tempo tem que estar intimamente ligado ao tempo de atuaodos dispositivos de proteo ( rels de disjuntores e fusveis ) .

Ou seja: a atuao dos dispositivos de proteo, perante uma dada correnteanormal, tem que ser MENOR do que o tempo mximo obtido da curva tempo xcorrente, estabelecido em norma para sua segurana.

A situao mais crtica envolve a curva corrente x tempo de atuao perante curto-circuito. Vamos, portanto, destacar alguns aspectos da mesma: A corrente de curto-circuito ( indicada por Icc ou Ik ), tem sua grandeza calculada,

circuito por circuito, de uma instalao, podendo-se adotar, para a escolha dosdispositivos de proteo, notadamente os disjuntores, o maior dos valores calculados,se tal deciso no levar a uma soluo antieconmica. O seu valor funo daimpedncia ( e como tal da resistncia e da reatncia ).

Porm , a presena do seu valor pleno calculado considerado UMA FATALIDADE,e como tal deve-se levar em considerao o seu valor real, que da ordem de 50%do valor pleno calculado, que, na pratica, maior que 10 a 15 . In, dependendo do tipode carga do circuito.

No ato da interrupo, devido a uma corrente de algumas dezenas de quilo-ampres ( kA ) no caso industrial, e de alguns kA no caso residencial, aparecercomo crtica a ao trmica do arco eltrico ( arco voltaico ), cujo valor detemperatura algo acima de 5 000C, temperatura essa que nenhum dos materiaisutilizados na construo das peas de contato suportaria. Assim, por exemplo, atemperatura de fuso do cobre, que evidentemente no pode ser alcanada, pois jestaria destruindo a pea de contato, de 1 083C e a da prata de 960C. Portanto,

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fica claro, que o arco precisa ser rapidamente extinto, para no danificar ou mesmodestruir, o dispositivo de manobra.

Dependendo do componente/equipamento, tambm crtica a ao da corrente de

curto-circuito no aspecto dinmico, fato porm de menor importncia nos produtosanalisados no presente texto. De qualquer modo, a reduo do tempo de arco( tempo que o arco estar presente ) um dos fatores de dimensionamento econstruo das CMARAS DE EXTINO que so encontradas tanto em contatoresquanto e sobretudo em disjuntores.

Devido ao exposto, o valor da corrente de curto-circuito um parmetro importante,sobretudo na escolha de dispositivos que atuam na presena dessa corrente, como ocaso de disjuntores e de fusveis. Precisam esses dispositivos, portanto, ter umaconstruo que garanta uma interrupo segura e rpida dessa corrente, o que indicadopelo valor de sua CAPACIDADE DE INTERRUPO.

Devido s condies criticas em que se apresenta a corrente de curto-circuito, osdispositivos que a interrompem, limitam o seu valor, evitando que atinja o valor de pico,como demonstram as curvas que seguem.

Ic Corrente limitada decurto-circuito

Ik Corrente de impulso de

curto-circuito

tA Tempo de interrupo(extino do arco)

UB Tenso de impulso(extino do arco)

Un Tenso nominal

tA

Ik

U

t

Un

UBI

Ic

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ANLISE DAS CONDIES DE CARGA NA DEFINIO DA CAPACIDADE DEMANOBRA .

Quando da anlise das curvas de carga, vimos que, cargas de natureza diferentes

( resistivas, indutivas, capacitivas ), levam a capacidades de manobra tambm diferentes.Assim, justificou-se que, perante cargas indutivas, que se caracterizam por correntes departida bem mais elevadas que as nominais, os dispositivos de manobra ( usualmentecontatores ), apresentam uma capacidade de manobra menor do que a encontradaperante cargas resistivas.

Portanto, a capacidade de manobra, de um contator por exemplo, depende do tipo decarga que ligado.

Alm desse aspecto, cargas permanentemente ligadas conferem ao dispositivo, umacapacidade de manobra mais elevada do que a disponvel se as manobras obedecerem aum regime de servio no continuo ou intermitente.

So, assim, duas as variveis que devem ser conhecidas e que definem a capacidade demanobra de um dado contator, por exemplo: o tipo de carga e o regime de servio.Tais fatos so levados em considerao pela norma IEC 60947, ao criar umacaracterizao da capacidade de manobra: a categoria de emprego ou de utilizao.Essa categoria definida separadamente para redes de corrente alternada ( AC ) e paracorrente contnua (DC), aplicada em contatores de potncia, contatores auxiliares eseccionadores. Observe que as abreviaturas vem da lngua inglesa, que a lnguatcnica internacionalmente utilizada.

Os detalhes dessa classificao so dados nos respectivos captulos desses dispositivosde manobra.

FUSVEIS ENCAPSULADOS.

Os fusveis so dispositivos de proteo que, pelas suas caractersticas, apresentamdestaque na proteo contra a ao de correntes de curto-circuito, podendo pormtambm atuar em circuitos sob condies de sobrecarga, caso no existam nesse circuito,dispositivos de proteo contra tais correntes, que so os rels de sobrecarga.

Sua atuao vem baseada na fuso de um elemento fusvel, segundo o aquecimentoresultante devido as perdas joule que ocorrem durante a circulao dessa corrente, e sedestacam por sua elevadssima capacidade de interrupo, freqentemente superior a100 kA.

So dispositivos de proteo de larga aplicao, com diversos tipos construtivos, e quepor isso mesmo deve merecer uma ateno especial na hora de escolher o fusvelcorreto. Para fundamentar essas escolha, nada melhor do que a anlise da funo decada componente de um fusvel, pois assim, em caso de ausncia de algum dessescomponentes, j possvel avaliar as conseqncias.

Vamos tomar como referncia nessa anlise, a construo de um fusvel encapsulado,cujas funes e detalhes so:

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1. Base de montagem e encaixe nessa base do contato externo.Sugerindo acompanhar essa anlise com os desenhos em corte indicados na pginaseguinte, e sobretudo na representao do fusvel com designao de norma comosendo NH , nota-se que a corrente circulante entra pela base e passa ao contato

externo do fusvel atravs de uma superfcie de contato entre os metais do contato dabase e do contato externo do fusvel.As superfcies de contato entre o encaixe e o contato externo do fusvel no podemoxidar pois se assim estiverem, a corrente que passa por elas levar uma elevaode temperatura que vai invalidar a curva de desligamento tempo x corrente ,que obrigatoriamente caracteriza um fusvel. Tal oxidao depende sobretudo do tipode metal ou liga metlica utilizada na construo dos respectivos contatos, de modoque de fundamental importncia o uso de metais que no oxidem, ou que oxidemmuito lentamente. Uma , mas no a nica soluo encontrada, o da prateao daspeas de contato, pois sabemos que a prata o melhor condutor eltrico e que suaoxidao lenta. Soma-se a isso, o fato de o oxido de prata se decomporautomaticamente perante as condies normais de uso, de modo que o problema

citado no se apresenta nessa soluo.Mas, como identificar um metal oxidado? A soluo simples: todo metal oxidadoperde o seu brilho metlico, ou seja, se torna fosco. E no adiantar remover oxido, pois com tais metais, o xido se forma rapidamente de novo.

Uma exceo a essa regra o caso do alumnio, o qual, mesmo oxidado, apresenta umasuperfcie aparentemente brilhante, pois o xido de alumnio translcido. Mas, naverdade, com esse metal, a situao at mais crtica, pois o oxido de alumnio no apenas um mau condutor eltrico: ele isolante, o que exclui a possibilidade de seu usopuro para tais componentes.

2. Elemento fusvel.Esse precisa ser inviolvel, para evitar a alterao do seu valor nominal, e com isso,a segurana de sua atuao conforme previsto em projeto. Para tanto, o fusvelcomo um todo precisa ser inviolvel ( como o caso dos tipos Diazed e NH ), atravsdo envolvimento de todo o fusvel com um corpo externo cermico ( veja 3 na figura dofusvel em corte ), com fechamento metlico nas suas duas extremidades.

Quando da circulao da corrente Ik, cujo valor, como vimos, de 10 a 15 vezes ou maissuperior a I n, atravs do elemento fusvel, atinge-se uma temperatura de fuso superiorado metal utilizado na construo desse componente, ato em que se abre um arco eltricocom uma temperatura superior a 5 000C, que, pelo seu valor e risco depromover umaacentuada dilatao dos demais componentes e se espalhar no ambiente, precisaser rapidamente extinto. Caso contrrio, existe o risco de uma exploso do fusvel. Aextino analisada com mais detalhes em outro ponto desse captulo.

Ainda quanto ao material com que fabricado o elemento fusvel, segue os detalhes: O elemento fusvel, para desempenhar sua ao de interrupo de acordo com uma

caracterstica de fuso tempo x corrente perfeitamente definida, como demonstradanesse item, deve ser fabricado de um metal que permita a sua calibragem comalta preciso. Para tanto, o metal deve ser homogneo, de elevada pureza e dedureza apropriada ( materiais moles no permitem essa calibragem). A melhorsoluo encontrada, na rea de fusveis de potncia, foi a usandose o cobre.

Fusveis Diazed.

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Fusveis NH.

11

22

33

44

55

11

22

33

44

55

66

77

1 - Contato superior2 - Elo fusvel3 - Corpo cermico4 - Areia de quartzo5 - Contato inferior

1 - Contatos do fusvel ebase

2 - Elo fusvel3 - Corpo cermico4 - Areia de quartzo5 - Indicador de estado6 - Terminal de conexo7 - Base

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Tem que ser definido o ponto sobre o elemento fusvel, no qual o arco eltrico seestabelece. Isso porque, como aparece uma temperatura no arco da ordem de ou atsuperior a 5 000C, esse arco no pode se formar nas extremidades do elementofusvel, pois nesse caso, estaria tambm fundido os fechos metlicos do fusvel, como

o que teramos um ARCO EXPOSTO AO AMBIENTE, com grande risco de incndiono local ou a da exploso do fusvel. Portanto, o arco precisa se formar a meiadistancia do comprimento do elo, para o que esse elemento fusvel precisa ter,nessa posio, UMA REDUO DE SEO.

O elemento fusvel precisa vir envolto por um meio extintor ( geralmente areia dequartzo com uma granulometria perfeitamente definida ), que, sendo isolante eltrico,rapidamente extingue o arco formado.

3. Corpo cermico.

O corpo cermico envolve todas as partes internas do fusvel. Como tal fica sujeito ao

aquecimento que ocorre no instante da fuso.Vale lembrar, nesse particular, que, tambm devido ao destacado, um corpo envolventecom essa finalidade, precisa ter as seguintes caractersticas:

O material usado deve ser isolante, e permanecer isolante aps a fuso doelemento fusvel. No cumprindo essa condio, pode-se formar um novo circuitocondutor de corrente, aps a fuso do elemento fusvel, atravs do corpo envolvente.

O material deve suportar elevadas temperaturas, sem se alterar. Destaque-se quecertos materiais so isolantes temperatura ambiente mas perdem essa propriedadepor carbonizao, perante as temperaturas citadas, tornando-se condutoras.

O material deve suportar bem as presses de dentro para fora, que aparecem no atoda fuso do elemento fusvel. E da dilatao do meio extintor e de gases internos.

Soluo para esse caso, o uso de cermicas isolantes do tipo porcelana ouesteatita, essas ltimas sendo porcelanas modificadas, com melhores caractersticasmecnicas.

4. Meio extintor.Conforme j mencionado, esse material tambm deve ser isolante , interpondo-seautomaticamente, por peso prprio, quando da fuso do metal do elemento fusvel. Agarantia dessa intercalao acentuadamente funo da granulometria da areia usada,normalmente de quartzo.

Na pgina seguinte vem a demonstrao de como fica o elemento fusvel aps a

interrupo, notando-se o seu envolvimento e separao entre as partes fundidas porareia de quartzo.

5. Indicador de estado.No fusvel encapsulado existe uma aparente dificuldade em se verificar se o mesmo estperfeito ou queimado , devido ao invlucro ou encapsulamento. Essa dificuldade eliminada pela verificao do posicionamento do indicador de fuso, representado nodesenho, mostrado na pgina anterior.

Quando o indicador de fuso est retrado na sua posio de montagem, o fusvelest perfeito: quando est saliente ( no caso do NH ), ou ejetado ( no caso doDiazed ), o fusvel est queimado, e precisa ser substitudo.

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Demonstrao do desempenho adequado da interrupo do curto-circuito.

Zonas tempo-corrente.

5 101 1022 3 4 5 1032 3 4 5 1042 3 4 5 1052 3 4 5

Corrente (A) - valor eficaz1042 3 4 5 1052 3 4 5 2

10-2

2

4

10-12

4

1002

4

1012

4

102

2

4

1032

4

104

Tempodefu

so(s)

10-2

2

4

10-12

4

1002

4

1012

4

102

2

4

1032

4

104

6A 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000A 360A

5 101 1022 3 4 5 1032 3 4 5 1042 3 4 5 1052 3 4 5

Corrente (A) - valor eficaz1042 3 4 5 1052 3 4 5 2

10-22

4

10-12

4

1002

410

1

2

4

102

2

4

1032

4

104

Tempodefuso(s)

10-22

4

10-12

4

1002

410

1

2

4

102

2

4

1032

4

104

10A 3220 50 80 125 200 315 500 800 1250A 224A

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Limitao da corrente.

Corrente presumida de curto-circuito Ik ( A )

Exemplo de aplicao ( observando o grfico ):

- Corrente presumida de curto-circuito Ik ( valor eficaz ) = 20 kA- Fusveis - corrente nominal In = 100 A

- corrente de corte IC ( valor mximo ) = 10 kA ( limitao de corrente )

1250A

1000A800A

630A500A

425A400A355A300A250A224A200A

125A

16A

100A80A

60A50A

40A32A

25A20A

16A10A

6A

101 102 103 104 1052 4 6 8 2 4 6 2 4 6 2 4 6 28 8 8101

102

103

104

105

2

46

8

2

4

6

8

2

4

6

8

2

4

6

8

2

3

Correntedecorte

Ic(

A)

Assimtrica

Simtrica

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Curvas caractersticas.

So essas curvas que informam como o fusvel vai atuar, ou seja, qual o tempo queprecisar para interromper uma dada corrente anormal.

ESSE TEMPO TEM QUE SER, NECESSRIAMENTE, MENOR DO QUE O TEMPOMXIMO PELO QUAL O COMPONENTE PROTEGIDO SUPORTA A CORRENTEANORMAL, DE ACORDO COM A NORMA DO PRODUTO EM QUESTO.

Os valores nominais dos fusveis seguem as normas que a eles se aplicam, conforme jmencionado, de acordo com uma srie numrica padronizada. As prprias normasestabelecem a tolerncia de valores ( variao em torno do valor nominal ), que deve sercomprovada pelas curvas caractersticas tempo de fuso x corrente de fuso ( valoreficaz ), conforme vem indicado na pgina 24, e nas curvas de limitao de corrente, dapgina 25. No grfico, vem indicada uma corrente simtrica e outra assimtrica de curtocircuito. Vamos esclarecer esse aspecto.

As normas que se aplicam ao clculo da corrente de curto-circuito se baseiam nasnormas da IEC. Por essas normas , o valor de referncia a Corrente AssimtricaMxima de Curto-circuito, definida como sendo:

Corrente Assimtrica Mxima de Curto-circuito.

Valor de crista atingido pela corrente do enrolamento primrio ( onde ocorreu o curto-circuito ) no decorrer do primeiro ciclo imediatamente aps o enrolamento ter sidosubitamente curto-circuitado quando as condies forem tais que o valor inicial docomponente aperidico da corrente, se houver, ser mximo.

O exemplo de aplicao dado nessa ltima pgina demonstra como usar essas curvas,enquanto que , para as da pgina 24, podemos fazer as seguintes observaes :

A corrente nominal nunca deve ser interrompida pelo fusvel;

A evoluo tempo x corrente dessas curvas depende do tipo de carga ligada, poissabemos que cargas indutivas tem correntes iniciais maiores na partida, que nodevem ser desligadas pelo fusvel. Nesse sentido, para os mesmos valoresnominais, so fornecidos fusveis retardados ( para cargas motoras ), rpidos ( paracargas resistivas ) e ultra-rpidos ( para semicondutores ).

Esse fato leva a necessidade de, na escolha do fusvel, no se basear apenas na

corrente nominal e na tenso nominal, mas tambm no tipo de carga a serprotegido: a escolha errada ou a no considerao desse ltimo aspecto vai levar adesligamentos/queimas fora das condies previstas para a interrupo do circuito.

Finalmente, deve-se ressaltar que fusveis encapsulados se caracterizam por umaelevadssima capacidade de interrupo, que freqentemente ultrapassa os 100 kA,sendo at, nesse aspecto, muitas vezes superior a apresentada pelos disjuntores, queanalisaremos mais adiante.

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RELS DE PROTEO CONTRA SOBRECARGA.

As sobrecargas so originadas por uma das seguintes causas: Rotor bloqueado;

Elevada freqncia de manobra; Partida difcil ( prolongada ); Sobrecarga em regime de operao; Falta de fase; Desvio de tenso e de freqncia.

Conceito de sobrecarga.

A sobrecarga uma situao que leva a um sobreaquecimento por perda joule, que osmateriais utilizados somente suportam at um determinado valor e por tempo limitado. Adeterminao de ambas as grandezas feita em Norma Tcnica do referido produto.

Assim, por exemplo, para condutores prprios at 6 kV e isolados em PVC, aEspecificao Tcnica a norma NBR 7288,que, entre outros define: Temperatura permanentemente admissvel no isolante: 70C Temperatura admissvel perante sobrecarga: 100C Tempo admissvel de sobrecarga: 100 horas /ano

Ultrapassados esses valores, a capa isolante de PVC vai se deteriorar, o que significa,perder suas caractersticas iniciais, e entre outros, sua rigidez dieltrica, que define acapacidade de isolao.

Portanto, a funo do rel de sobrecarga a de atuar antes que esses limites dedeteriorao sejam atingidos, garantindo uma VIDA TIL apropriada aos

componentes do circuito.

Basicamente so dois os tipos de rels de sobrecarga encontrados: o rel bimetlico e orel eletrnico, esse ltimo em mais de uma verso. Vejamos detalhes de cada um.

O rel de sobrecarga bimetlico.

Esse rel tem um sensor bimetlico por fase, sobre o qual age o aquecimentoresultante da perda joule, presente numa espiral pela qual passa a corrente de carga eque envolve a lmina bimetlica, que o sensor. Essa, ao se aquecer, se dilata,resultando da a atuao de desligamento do acionamento eletromagntico docontator ou o disparo do disjuntor, em ambos os casos abrindo o circuito principal e

desligando a carga que, por hiptese, est operando em sobrecarga.

Portanto, esse rel controla o aquecimento que o componente/equipamento docircuito est sofrendo devido a circulao da corrente eltrica.

Sobreaquecimentos de outras origens NO SO NECESSARIAMENTEregistradas por esse rel, e que podem igualmente danificar ou at destruir ocomponente.

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Funcionamento.

Passando corrente pela espiral envolvente ( ACOMPANHE NA ILUSTRAO DEPRINCPIO CONSTRUTIVO DA PGINA SEGUINTE ), o sensor, que formado por

dois metais ( por isso bimetlico ), comea a se dilatar ( veja 6 ).Na escolha dos dois metais que compe o sensor, opta-se por metais que tenhamdiferentes coeficientes de dilatao linear ( por exemplo nquel e ferro ), sendo feitauma solda molecular entre as duas lminas.Como, perante o aquecimento da corrente, a dilatao de cada lmina no pode sedar livremente por estarem soldadas, a de maior coeficiente de dilatao se curvarsobre a de menor valor, com o que se desloca o cursor de arraste do rel (veja 5 ) ese desligar o contato (veja 2 ) ou se destravaro as molas de abertura do disjuntor.Com essa atuao interrompe-se o circuito principal do componente em sobrecarga.

Observe que, quanto maior a corrente, maior o sobreaquecemto que acontece, emais rpido tem que ser o desligamento, para no haver dano dos equipamentos em

sobrecarga. Portanto, a relao dos valores de tempo e corrente sempre precisater uma variao inversamente proporcional.

Observe tambm que as sobrecorrentes analisadas na fase de partida /arranque domotor, no devem ser entendidas pelo rel como sendo sobrecargas que devamlevar a um desligamento: essas, fazem parte do processo normal de partida.

Ainda, como existem cargas que apresentam a citada sobrecorrente na fase inicial, eoutras cargas no, h necessidade de rels com maior ou menor rapidez de atuao,semelhantemente ao que acontece com os fusveis. Portanto, na escolha do reladequado, tambm o tipo de carga um dado essencial a uma correta escolha.Se a curva representada no atende s necessidades do circuito, preciso escolher

um outro rel, com curva caracterstica mais adequada carga que desejamosproteger.

As curvas caractersticas tempo de disparo x mltiplo da corrente de desligamento, dapgina 34, demonstram claramente algumas das afirmaes anteriores. Acrescente-seque como as instalaes so geralmente trifsicas, os rels tambm o so. A curva 1se aplica no caso mais comum, que o de carga trifsica. Porm, esses rels tambmatuam no caso da falta de uma fase ( operao bifsica ), seguindo nesse caso acurva 2.

Mais um detalhe deve ser lembrado, comparando-se os tempos de disparo obtidospelas curvas. Quando o ensaio de determinao das curvas caractersticas feito,segundo as normas, a sua evoluo medida partindo-se do rel em estado frio , ou

seja, anteriormente desligado.Essa na verdade no a situao normal de uso.O rel est inserido em um circuito pelo qual est circulando a corrente nominal, e,num dado instante, ocorre a sobrecarga. Como o rel j sofreu um pr-aquecimentodevido a corrente nominal, a qual no entanto no deve lev-lo a atuar ( a correntenominal no deve levar ao desligamento pelo rel, pois no uma corrente anormalque deva ser desligada), mas que j deformou de um certo valor o sensor bimetlico,o tempo real de atuao ser necessariamente menor do que o obtido de umacurva cujo ensaio partiu do estado frio. Essa reduo do tempo de atuao,( que, lembramos, deve ser menor do que o tempo permitido por norma para essasituao ), no pode ser expresso precisamente em porcentagem da corrente lida nogrfico, pois os regimes que antecedem a uma sobrecarga podem ser extremamente

variveis e diferentes.

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Rel de sobrecarga bimetlico.Princpio construtivo.

Desenho em corte.

1122

33

44

55

66

77

Para rearmeautomtico

Pararearmemanual

1 - Boto de rearme2 - Contatos auxiliares3 - Boto de teste4 - Lmina bimetlica auxiliar5 - Cursor de arraste6 - Lmina bimetlica principal7 - Ajuste de corrente

55

66

77

88

99

11

22

33

44

T1 T2 T3

1 - Boto de teste(vermelho)

2 - Boto de rearme (azul)3 - Indicador de sobrecarga

(verde)4 - Contatos auxiliares

1NA + 1NF5 - Dial de ajuste da

corrente6 - Lmina bimetlica

auxiliar7 - Cursores de arraste e

alavanca8 - Lmina bimetlica

principal9 - Elemento de

aquecimento

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Rel de sobrecarga bimetlico com sensibilidade falta de fase.Curvas caractersticas tpicas de disparo.

1 - Carga trifsica equilibrada

2 - Carga bifsica ( falta de fase de uma fase )

6 2 4 6 101100

100

101

102

103

104

100

101

102

min

s

Mltiplo da corrente de ajuste

Tempod

edisparo

11

22

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Entretanto, o certo que o tempo real menor do que o lido no grfico. Os fabricantes, demodo geral , consideram muito prximo da realidade, um tempo real dedesligamentoigual a 25% do tempo lido no grfico representado nos catlogos.

Atuao do rel bimetlico perante falta de fase.

A falta de fase uma situao em que uma das trs fases na carga trifsica ( um motortrifsico por exemplo ), interrompida. Nesse caso, como isso eleva a corrente nas fasesque permanecem, caracteriza-se uma situao de sobrecarga, que o rel capaz dedesligar. As respectivas curvas caractersticas esto representadas no grfico da pginaanterior. A curva de falta de fase tem atuao mais rpida que a da carga trifsicaequilibrada, porque a falta de fase gera uma sobrecarga de grandeza inferior ao aumentoda carga nas fases que ficam.

A seqncia de atuao dos contatos do rel dada na ilustrao da pgina seguinte.O rel de sobrecarga eletrnico.

Conforme visto anteriormente, o rel de sobrecarga bimetlico opera perante os efeitostrmicos da corrente. Existem, porm, situaes em que ocorrem sobreaquecimentos queno so conseqncia de um excesso de corrente, e que do mesmo modo, podemdestruir uma carga.

o que acontece, por exemplo, quando as aberturas dos radiadores de calor de ummotor entopem, com o que a troca de calor diminui sensivelmente, e o sobreaquecimentoda resultante no registrado pelo rel de sobrecarga bimetlico.

Na verdade, o que se precisa no controlar corrente, e sim temperatura, seja ela deque origem for. Para atender a essa condio, usa-se um rel de sobrecarga eletrnicoque permite adicionalmente sensoriar a temperatura, no ponto mais quente da mquina,atravs de um semicondutor, chamado de termistor, que por sua vez ativa um rel desobrecarga, dito eletrnico. Esse rel se caracteriza por:

Uma superviso da temperatura, mesmo nas condies mais crticas: Uma caracterstica de operao que permite ajustar as curvas caractersticas tempo

de disparo x corrente de desligamento, de acordo com as condies de tempo departida da carga.

Perante rotor bloqueado, como a corrente circulante rapidamente se aproxima dos

valores crticos para um sobreaquecimento, o controle pela corrente mais rpido doque pelo termistor.

Na verdade, esse um dos tipos de rel de sobrecarga eletrnico. As funes deproteo dessa famlia de rels so ampliadas, incluindo superviso de termistores cominterface incorporada e detetor de corrente de fuga.De um modo geral, porm, devido ao aspecto econmico, os do tipo bimetlico so maisutilizados em baixas potncias de carga, enquanto o eletrnico usado nos demaiscasos, bem menos freqentes, conforme podemos observar.

Refletindo a comparao entre os dois tipos, a ilustrao da pgina 37 demonstra bem oque foi justificado tecnicamente acima.

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Atuao de um rel de sobrecarga com sensibilidade falta de fase.

Rel em estado frio

Rel aquecido comcorrente de servio

Rel com sobrecarga trifsica

Rel com sobrecarga bifsica(falta de fase)

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Rel de sobrecarga eletrnico 3RB12.

Curvas caractersticas de disparo

Carga trifsica Carga bifsica ( falta de uma fase )

1111

55 66 77 88

1212

11

22

33

44

99 1010

1 - Sinalizao pronto para operar(LED verde)2 - Sinalizao disparo por corrente de

fuga (LED vermelho)3 - Sinalizao disparo por sobrecarga

ou pelos termistores (LEDvermelho)

4 - Rearme e teste5 - Ligao para tenso de comando6 - Ligao para os termistores7 - Ligao para corrente de fuga pelo

transformador de corrente 3UL22

8 - Ligao para rearme distncia ouautomtico9 - Contatos auxiliares 1NA + 1NF para

sobrecarga ou termistores10 - Contatos auxiliares 1NA + 1NF para

corrente de fuga11 - Ajuste de corrente12 - Ajuste de classe de disparo

0,6 1 2 5 10

2

5

10

20

501

2

5

10

20

50

100

120

Tempodedisparo

segundos

minutos


Classe dedisparo 30 s

25 s

20 s

15 s

10 s

5 s

Classe dedisparo


0,6 1 2 5 10

2

5

10

20

501

2

5

10

20

50

100

120

Tempodedisparo

segundos

minutos

25 s

20 s

Classe dedisparo 30 s

Classe dedisparo

15 s

10 s

5 s

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RELS DE SOBRECORRENTE CONTRA CORRENTES DE CURTO-CIRCUITO.

Esses rels so do tipo eletromagntico, com uma atuao instantnea, e se compe com

os rels de sobrecarga para criar a proteo total dos componentes do circuito contra aao prejudicial das correntes de curto-circuito e de sobrecarga, respectivamente.

A sua construo relativamente simples em comparao com a dos rels desobrecarga (bimetlicos ou eletrnicos), podendo ser esquematizado, como segue:

A bobina eletromagntica do rel ligada em srie com os demais componentes docircuito. Sua atuao apenas se d quando por esse circuito passa a corrente Ik,permanecendo inativo perante as correntes nominais ( In ) e de sobrecarga ( Ir).

Pelo que se nota, a sua funo idntica do fusvel, com a diferena de que o fusvelqueima ao atuar, e o rel permite um determinado nmero de manobras.

Por outro lado, como o rel atua sobre o mecanismo do disjuntor, abrindo-o perante umacorrente Ik, a capacidade de interrupo depende do disjuntor, enquanto que, usandofusvel em srie com o disjuntor, essa capacidade de interrupo depende do fusvel.

DISPOSITIVOS DE MANOBRA.

Preliminarmente vamos destacar que a Terminologia da ABNT aboliu, totalmente o termochave para caracterizar genericamente todos os dispositivos de manobra.

Por definio do Dicionrio Brasileiro de Eletricidade ( ABNT ), temos:

Dispositivo de manobra - Dispositivo eltrico destinado a estabelecer ou interrompercorrente, em um ou mais circuitos eltricos.

1 Bobina eletromagntica de curto-circuito

2 Ncleo mvel e mecanismo deatuao

3 Base e ncleo fixo11

22

33

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SECCIONADOR-FUSVEL SOB CARGA.

O seccionador-fusvel uma combinao de um seccionador, caracterizado pela

simplicidade de sua construo, com a dos fusveis, que se localizam na posio doscontatos moveis do seccionador.

Pela sua construo simples, so capazes de manobrar at carga nominal, a proteode correntes de curto-circuito, pela presena dos fusveis.

Sua representao grfica e construtiva :

3NP4

SECCIONADOR.

No item Terminologia, vimos que o seccionador por definio um dispositivo demanobra que tem uma capacidade de interrupo limitada. Tal fato a conseqncia deuma construo elementar, que faz com que o dispositivo em anlise tenha umaaplicao restrita.

Porm, para pequenas cargas, como o caso de oficinas e determinadas condies deoperao dentro de um sistema eltrico, h por vezes necessidade de um dispositivo queopere EVENTUALMENTE cargas de pequeno valor. Para esses casos, possvel utilizaro seccionador sob carga, que no mais do que um seccionador convencional, com umaestrutura de contatos e cmaras de extino, de caractersticas tambm limitadas a taisusos.

Seccionador sob cargaRepresentao grfica

Representao construtivaS32 S37

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DISJUNTORES.

Lembrando a definio, o disjuntor um dispositivo que, entre outros, capaz de

manobrar o circuito nas condies mais crticas de funcionamento, que so as condiesde curto-circuito. Ressalte-se que apenas o disjuntor capaz de manobrar o circuitonessas condies, sendo que, interromperIk ainda atributo dos fusveis, que porm nopermitem uma religao.

A manobra atravs de um disjuntor feita manualmente ( geralmente por meio de umaalavanca ) oupela ao de seus rels de sobrecarga ( como bimetlico ) e de curto-cicuito( como eletromagntico ). Observe-se nesse ponto que os rels no desligam ocircuito: eles apenas induzem ao desligamento, atuando sobre o mecanismo de molas,que aciona os contatos principais. Conforme pode ser visto na representao abaixo,cada fase do disjuntor tem em srie, as peas de contato e os dois rels.

vlido mencionar que para disjuntor de elevadas correntes nominais, os rels desobrecorrentes so constitudos por transformadores de corrente e mdulo eletrnico queir realizar a atuao do disjuntor por correntes de sobrecargas, correntes de curto-circuito com disparo temporizado e instantneo e at disparo por corrente de falha terra.

Representao dos componentes de um disjuntor tripolar.

Para operar nessas condies, o disjuntor precisa ser caracterizado, alm dos valoresnominais de tenso, corrente e freqncia, ainda pela sua capacidade de interrupo, jdefinida e pelas demais indicaes de temperatura e altitude segundo a respectiva norma,e agrupamento de disjuntores, segundo informaes do fabricante, e outros, que podeminfluir no seu dimensionamento.

1 Contatos principais2 Rels de sobrecorrentes de

sobrecarga e de curto-circuito3 Contatos auxiliares4 Rel de subtenso5 Rel de desligamento

distncia

55

44 11 33

22

I > I > I >

U

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Nos dados tcnicos citados quando da definio da capacidade de interrupo, citam-secomo referncias: Icn ............ Corrente de curto-circuito nominal. Icu ........... Corrente limite que pode causar danos e impedir que o disjuntor possa

continuar operando. Seu ciclo de operao O-t-CO. Ics ........... Corrente que permitir religamento do disjuntor e este continuaroperando. Seu ciclo O-t-CO-t-CO.

Entre esses valores estabelece-se a relao : Icu / Ics > Ik .

Os valores nominais do disjuntor so gravados externamente na sua carcaa, seja emalto-relvo, seja na forma de uma placa. Esses valores so obtidos segundo as normasde ensaio que se aplicam ao dispositivo, na forma individual, ou seja, ensaiado umaunidade de disjuntor, seja unipolar ou multipolar, perante condies de temperatura ealtitude estabelecidas nessa norma.

Observe-se com isso que, se, na instalao, no tivermos asmesmas condies de

temperatura e de altitude, e se na instalao tivermos um agrupamento dedisjuntores, um encostado no outro ( como costuma acontecer com os minidisjuntores ),com o que as condies interna de temperatura se tornaro mais criticas, necessriorestabelecer, por meio de um sistema de troca de calor adequado, as condies dereferncia citadas em norma.

Por outro lado, os disjuntores so normalmente dotados dos rels de sobrecarga e decurto-circuito, cada um tendo a sua curva caracterstica, que devem ser adequadamentecoordenadas entre si. Seguem-se alguns exemplos de disjuntores e suas curvascaractersticas, observando-se que:

As curvas caractersticas relacionam o tempo de disparo ( s ) x corrente dedesligamento ( A ). Nessas curvas ( veja pgina seguinte ), observa-se que:

1. A vertical levantada pelo valor da corrente nominal no pode interceptar nenhumacurva caracterstica

2. Partindo do valor nominal ( In ) at em torno de 10 x In, temos a faixa desobrecarga cuja curva a do rel de sobrecarga utilizado. A partir da, temos asituao de curto-circuito, e que tambm est relacionado com a capacidade deinterrupo que o disjuntor precisa possuir, e que resulta da curva caractersticado rel de curto-circuito.

3. Eventualmente, podemos ter o caso em que se associam as caractersticas de

capacidade de interrupo do disjuntor com a do fusvel. Vimos, no itemrespectivo, que os fusveis apresentam uma elevadssima capacidade deinterrupo. Assim, para no onerar a instalao com um disjuntor de elevadacapacidade de interrupo, tem se a alternativa de associar em srie com odisjuntor bsico e um fusvel adequado, e ento teramos:

Os valores normais de corrente de curto-circuito so controlados pelo rel de curto-circuito, que atua sobre o mecanismo de molas do disjuntor, o qual interrompecorrentes de mdia intensidade; para valores mais elevados, quem atuar ser ofusvel.

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Para que esse fato ocorra, necessrio que as trs curvas de desligamento, ou seja,as duas dos rels do disjuntor e a do fusvel, sejam coordenados adequadamenteentre si, como representa a figura que segue.

Curvas caractersticas de fusvel e disjuntor em srie

Diversos so os tipos de disjuntores de baixa tenso utilizados. Citaremos alguns tipos,com suas respectivas curvas caractersticas.

Disjuntor para manobra e proteo do sistema 3WN.

Construo.

1 - Contatos principais

2 - Cmara de extino

3 - Transformador decorrente dosdisparadores deproteo

4 - Mecanismo deacionamento

5 - Manopla deacionamento

6 - Acionamentomotorizado

I

t

Disjuntor

Fusvel

Ics Icu

Disjuntor

Fusvel

11

22

33

44

55

66

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Disjuntor para manobra e proteo de sistema 3WN.Curvas caractersticas

Disjuntor para manobra e proteo de motores 3VL.Construo

Curvas caractersticas.

80

20

10

50

10

20

5

2

1

5

2

1

0,5

0,2

0,1

0,05

0,02

0,01

0,0051 2 4 6 8 10 20 40 60 100 150 xIn

corrente

temp

o min.

sms400(220) (300)15080

200

11

22

33

44

55

1 - Caixa moldada2 - Contatos3 - Cmara de extino4 - Mecanismo de disparo e

manobra5 Rels / disparadores de

proteo para sobrecarga ecurto-circuito

corrente

120

tempo

40

10

21

5

1

0,50,20,1

0,05

0,020,01

0,005

1 2

60402010

4

20

2

0,0020,001

4 6 8 20 40 60 100 200 400 1000 x In

Classe de disparo

30s20s15s10s5s

min.

s

Atendem as correntes deinrush (10-20ms)

Disparo de curto-circuito em

15 . Ie Proteo de falta de fase Ajuste da classe de disparo

na partida Memria trmica

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Minidisjuntores para manobra e proteo 5SX.Construo

Curvas caractersticas

Obedecem as normas IEC 60 947-2 e IEC 60 898

11

33

55

22

44

66

1 - Lmina bimetlica desobrecarga

2 - Bobinaeletromagntica decurto-circuito

3 - Manopla deacionamento

4 - Contatos5 - Cmara de extino6 - Fixao rpida por

engate sobre trilho

0,01

0,02

0,4

2

40

2

4

6

0,6

segundos

minutos

tempo

x In

1 1,5 2 3 4 5 6 8 10 15 20 30

10

0,04

0,1

0,2

0,06

1

4

1

20

6

10

20

40

60

120

Curva BCurva B

0,01

24

10

20

40

2

4

6

10

20

40

60

120

6

0,6

segundos

minutos

tempo

x In1 1,5 2 3 4 5 6 8 10 15 20 30

0,02

0,04

0,1

0,2

0,4

0,06

1

1

Curva CCurva C

Paraproteotpica doscondutores

Para proteodireta decargas emgeral

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CARACTERSTICAS COMPARATIVAS FUSVEL-DISJUNTOR.

Disjuntor e fusvel exercem basicamente a mesma funo: ambos tem como maior emais difcil tarefa, interromper a circulao da corrente de curto-circuito, mediante a

extino do arco que se forma. Esse arco se estabelece entre as peas de contato dodisjuntor ou entre as extremidades internas do elemento fusvel. Em ambos os casos, aelevada temperatura que se faz presente leva a uma situao de risco que podemosassim caracterizar: A corrente de curto-circuito ( Ik ) a mais elevada das correntes que pode vir a circular

no circuito, e como bem superior corrente nominal, s pode ser mantida por umtempo muito curto, sob pena de danificar ou mesmo destruir componentes de umcircuito. Portanto, o seu tempo de desligamento deve ser extremamente curto.

Essa corrente tem influncia tanto trmica ( perda joule ) quanto eletrodinmica, pelasforas de repulso que se originam quando essa corrente circula entre condutoresdispostos em paralelo, sendo por isso mesmo, fator de dimensionamento da seocondutora de cabos.

O seu valor calculado em funo das condies de impedncia do sistema, e porisso varivel nos diversos pontos de um circuito. De qualquer modo, representa emdiversos casos at algumas dezenas de quilo-ampres que precisam ser manobrados,seja pela atuao de um fusvel, seja pelo disparo por um rel de curto-circuito queativa o mecanismo de abertura dos contatos do disjuntor.

Entretanto, existem algumas vantagens no uso do fusvel, e outras usando disjuntor.Vejamos a tabela comparativa, perante a corrente de curto-circuito Ik.

Caractersticas para desempenho no curto-circuito.

A confiabilidade de operao do fusvel ou disjuntor assegurada pela conformidadedas normas vigentes e referncias do fabricante

Fusvel Dispensa clculo fino da

corrente de curto-circuito

Alta capacidade de interrupo

Elevada limitao

Otimizao do tempo deinterrupo

Disponibilidade fcil

Baixo custo

Disjuntor

Necessita de clculo fino dacorrente de curto-circuito

Capacidade de interrupovariadas

Limitao em alta capacidadede interrupo

Tempo de interrupo variado

Disponibilidade com restries

Custo variado

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Tambm quanto as condies de operao e controle, podemos traar um paralelo entredisjuntor e fusvel, como segue:

Caractersticas de operao e controle

Religamento aps anomalias- Sobrecarga- Curto-circuito

Desligamento total da redepor anomalias

Manobra manual segura

Comando remoto

Identificao da condiode uso

Sinalizao remota

Ocasiona paradado trabalho

Seletividade

Intertravamento

Intercambialidade

Requer manuteno

Fusvel

- No- No

Sim, com restries(com supervisor defusveis)

Sim, com restries(com seccionador-fusvel)

No

Sim, com restries(evoluo datemperatura)

Sim, com restries

(supervisor defusveis)

Sim

Sim, simples

Sim, com restries(com seccionador

com porta-fusvel)

Sim, sonormalizados

No, com restries(acompanharevoluoda temperatura)

Fusvel

- No- No

Sim, com restries(com supervisor defusveis)

Sim, com restries

(com seccionador-fusvel)

No

Sim, com restries(evoluo datemperatura)

Sim, com restries(supervisor de

fusveis)

Sim

Sim, simples

Sim, com restries(com seccionador

com porta-fusvel)

Sim, sonormalizados

No, com restries(acompanharevoluoda temperatura)

Disjuntor

- Sim- Sim, com restries(estado dos contatos)

Sim

Sim

Sim

No, com restries(registro de eventos,evoluo de temperatura)

Sim

No, com restries(estado dos contatos)

Sim, onerosa

Sim

No

No, com restries(registro

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