Aula 3: Dimensionamento de Disjuntores - Acionamentos Elétricos

Nota O material a seguir é um slide de aula apresentado pelo William Caires Silva Amorim como material pedagógico do IFMG dentro de suas atividades curriculares ofertadas em ambiente virtual e presencial de aprendizagem Seu uso cópia e ou divulgação em parte ou no todo por quaisquer meios existentes ou que vierem a ser desenvolvidos somente poderá ser feito mediante autorização expressa deste docente e do IFMG Caso contrário estarão sujeitos às penalidades legais vigentes ACIONAMENTOS ELÉTRICOS Aula 3 Dimensionamento de Disjuntores Prof William Caires Silva Amorim ACIONAMENTOS ELÉTRICOS ACIONAMENTOS ELÉTRICOS ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 3 Sumário O que é um disjuntor Simbologia Princípios de funcionamento Classificação do disjuntor Outros tipos de disjuntores Dimensionamento do disjuntor Disjuntores ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 4 ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 5 Disjuntores Dispositivos de seccionamento e proteção Seccionamento interrompe a passagem da corrente elétrica Proteção contra curtocircuito e contra sobrecarga Podem ser monopolares bipolares tripolares ou tetrapolares Mais populares que os fusíveis em instalações residenciais e comerciais Menor capacidade de ruptura e atuação mais lenta ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 6 O que é um disjuntor Dispositivos termomagnéticos para a proteção de instalações e equipamentos elétricos Possuem função principal de seccionamento e podem possuir proteção contra curtocircuito e sobrecarga ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 7 O que é um disjuntor Atuação quando a corrente percorrida é maior que a especificação nominal ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 8 O que é um disjuntor O elemento seccionador do disjuntor pode ser desarmado manualmente ou devido à correntes de sobrecarga e curtocircuito O disjuntor pode substituir o fusível e o relé de sobrecarga em uma instalação elétrica Após ser desarmado o disjuntor pode ser rearmado várias vezes ao contrário do fusível que é descartável ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 9 Simbologia do disjuntor termomagnético ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 10 Operação e seccionamento O disjuntor possui uma manopla para seccionamento do circuito A informação de manopla ligada ou desligada tem que estar clara e visível ao operador Usado para dar manutenção de forma segura para o operador e a instalação Circuito desenergizado não é a mesma coisa de circuito seccionado ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 11 Circuito desenergizado x Circuito Seccionado NR 10 Somente serão consideradas desenergizadas as instalações elétricas liberadas para trabalho mediante os procedimentos apropriados obedecida a sequência abaixo a seccionamento b impedimento de reenergização c constatação da ausência de tensão d instalação de aterramento temporário com equipotencialização dos condutores dos circuitos e proteção dos elementos energizados existentes na zona controlada f instalação da sinalização de impedimento de reenergização ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 12 Operação e seccionamento ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 13 Especificação Corrente nominal Tensão nominal Capacidade de interrupção Tipo Din e Caixa Moldada Número de polos Número de manobras Temperatura ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 14 Especificação Exemplo ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 15 Disjuntor térmico Além da função seccionadora o disjuntor térmico tem a capacidade de proteção contra corrente de sobrecarga Funciona com base no princípio bimetálico idêntico aos relés de sobrecarga Alguns modelos possuem um ajuste de corrente de sobrecarga assim como os relés ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 16 Disjuntor magnético Além da função seccionadora o disjuntor magnético tem a capacidade de proteção contra corrente de curtocircuito Possui uma bobina que ao ser percorrida pela corrente de curtocircuito desarma o disjuntor Esse efeito é instantâneo o que garante alta precisão ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 17 Disjuntor termomagnético Junção do disjuntor térmico e magnético DIN ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 18 Tipos de Disjuntores Disjuntor magnético apenas proteção contra curtocircuito Disjuntor termomagnético Proteção contra curtocircuito e sobrecarga Disjuntor motor possui as mesmas funções do disjuntor termomagnético mas a proteção de sobrecarga é ajustável similar a um relé térmico ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 19 Disjuntor NEMA Disjuntor preto Comumente instalado na caixa do medidor Fabricado de acordo com a portaria 243 do INMETRO 3 kA de interrupção para um disjuntor de 25 amperes Mais lento e menor capacidade de interrupção que o disjuntor DIN Disparo baseado em par bimetálico ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 20 Disjuntor DIN Disjuntor branco Aplicação residencial NBR IEC 608981 Aplicação industrial NBR IEC 604972 45 kA de interrupção para um disjuntor de 25 amperes Disparo baseado em par bimetálico e magnético independentes Apresenta 3 tipos de curva de atuação B C e D ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 21 Princípio de atuação do Disjuntor DIN Sobrecarga Curtocircuito ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 22 Tipos de Disjuntores Conexão Disjuntor unipolar Ligado a apenas um condutor aplicado em sistemas de iluminação e instalações monofásicas FN 127 V ou 220 V ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 23 Tipos de Disjuntores Disjuntor bipolar Ligado a dois condutores aplicado em sistemas residenciais bifásicos como chuveiros elétricos FF ou FN 220 V ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 24 Tipos de Disjuntores Disjuntor tripolar Ligado a três condutores aplicado em sistemas trifásicos como motores elétricos 3F 220 V ou 380V ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 25 Tipos de Disjuntores Disjuntor multipolar Ligado a quatro ou mais condutores aplicado em sistemas multifásicos ou 3FN ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 26 Classificação dos Disjuntores O valor da corrente nominal do disjuntor deve estar claro e visível ao operador ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 27 Classificação dos Disjuntores O valor da corrente nominal do disjuntor deve estar claro e visível ao operador ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 28 Curvas de Rupturas dos Disjuntores Para cada carga existe uma curva de ruptura para o disjuntor Essas curvas foram separadas em categorias para facilitar a especificação do disjuntor A curva de ruptura é o tempo que o disjuntor suporta a corrente acima do seu valor nominal Muito utilizado em equipamentos com corrente de partida elevados ou equipamentos sensíveis à picos de correntes ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 29 Curvas de Rupturas dos Disjuntores Curva B Utilizados em residências ligados à cargas resistivas como chuveiros lâmpadas ferros de passar e reostatos A curva de ruptura estipula que a corrente está entre 35 vezes maior que a nominal Ex Um disjuntor de 10 A deve desarmar quando a corrente atingir 30 a 50 A ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 30 Curvas de Rupturas dos Disjuntores Curva C Utilizados em residências ligados à cargas indutivas como motores geladeira ventilador maquina de lavar bobinas televisor computador reator e alguns circuitos de iluminação com intensidade média A curva de ruptura estipula que a corrente está entre 510 vezes maior que a nominal Ex Um disjuntor de 10 A deve desarmar quando a corrente atingir 50 a 100 A ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 31 Curvas de Rupturas dos Disjuntores Curva D Utilizados instalações industriais com elevadas correntes de partida A curva de ruptura estipula que a corrente está entre 1020 vezes maior que a nominal Ex Um disjuntor de 10 A deve desarmar quando a corrente atingir 100 a 200 A ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 32 Curvas de Rupturas dos Disjuntores OBS A curva A não é utilizada para não confundir com o símbolo Amperes A ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 33 Curvas de Rupturas dos Disjuntores ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 34 Curvas de Rupturas dos Disjuntores ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 35 Disjuntor Diferencial DR Dispositivo de proteção contra correntes de fuga superior ao nominal Corrente de fuga é o termo referente à corrente de um circuito que circula para fora desse circuito Normalmente a corrente de fuga circula para fora do circuito através do terra Mal isolamento e baixa impedância podem causar fuga de corrente ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 36 Disjuntor Diferencial DR Os disjuntores diferenciais DR possuem valores nominais de 30 100 300 500 e 1000 mA ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 37 Dispositivo de Proteção contra Surto DPS Utiliza um varistor resistor que varia com a tensão para direcionar o surto para o terra ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 38 Dimensionamento de disjuntores Segundo a NBR 5410 para o dimensionamento de disjuntores devese levar em conta Corrente nominal da carga Capacidade de interrupção de corrente Número de polos Tensão e frequência de aplicação Tipo de curvas Tempo de disparo ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 39 Dimensionamento de disjuntores O disjuntor deve ser dimensionado pela corrente nominal da carga que ele está protegendo 𝐼𝐷 𝐹𝑆 𝐼𝑁 onde FS 110 para cargas resistivas FS 115 para cargas indutivas FS especificado no datasheet para motores elétricos Devese levar em consideração a corrente de partida da carga para escolher a curva de ruptura do disjuntor A corrente de sobrecarga deve ser ajustada para um valor pouco acima da corrente nominal máxima do disjuntor ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 40 Dimensionamento de disjuntores Capacidade de interrupção de corrente 𝐼𝑅𝐷 𝐼𝐶𝐶 A capacidade de interrupção de corrente do disjuntor IRD deve ser maior que a corrente de curtocircuito do circuito ICC Existem metodologias para determinação de ICC que levam em consideração a tensão de alimentação fator de potência da carga e dimensões dos condutores ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 41 Dimensionamento de disjuntores Tensão de alimentação 𝑉𝑁 𝑉𝑖𝑛 A tensão de alimentação do circuito 𝑉𝑖𝑛 deve ser inferior à tensão nominal do disjuntor VN por questões de isolação elétrica ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 42 Dimensionamento de disjuntores Por fim devese calcular o tempo de disparo do disjuntor determinado pela analise da curva de ruptura Deve ser menor que o tempo de duração da corrente de curtocircuito 𝑇𝐷 𝑇𝐶𝐶 onde 𝑇𝐷 é o tempo de disparo do disjuntor e 𝑇𝐶𝐶 é o tempo de duração da corrente de curto circuito ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 43 Dimensionamento de disjuntores ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 44 Dimensionamento de disjuntores Exemplo Dimensione o disjuntor motor para acionamento de um motor trifásico na configuração de partida direta com dados de placa abaixo ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 45 Dimensionamento de disjuntores Exemplo Dimensione o disjuntor motor para acionamento de um motor trifásico na configuração de partida direta O disjuntor deve ser tripolar por causa da ligação trifásica A tensão nominal do disjuntor deve ser superior à 220 V Como a corrente de pico é 67 vezes maior que In vamos utilizar um disjuntor com curva C ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 46 Dimensionamento de disjuntores Exemplo ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 47 Dimensionamento de disjuntores Exemplo ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 48 Disjuntores Exemplo de Manual Obrigado pela atenção Bons estudos Dúvidas Email williamamorimifmgbr 49 ACIONAMENTOS ELÉTRICOS