Dimensionamento de Fusíveis

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 2 Dimensionamento de Fusíveis Prof William Caires Silva Amorim ACIONAMENTOS ELÉTRICOS ACIONAMENTOS ELÉTRICOS ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 3 Sumário O que é um fusível Tipos de fusíveis Estrutura básica de um fusível Princípio de funcionamento Categorias de fusíveis Dimensionamento e exemplos ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 5 O que é um fusível Proteção contra correntes de curtocircuito Atuação quando a corrente percorrida é maior que a especificação nominal Ex Curto circuito entre os condutores de fase e neutro de um circuito de alimentação com fios de bitola 25 mm² 20 A Qual a função do fusível Proteger a carga ou os fios e cabos da instalação 𝐼𝐵 𝐼𝑛 𝐼𝑧 Corrente de projeto Corrente de proteção Corrente dos condutores ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 6 O que é um fusível Funcionamento Constituído por um material que se funde caso a corrente seja superior a nominal abrindo o circuito Tipos exemplos ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 7 Funcionamento O elo pode ser de chumbo estanho prata cádmio ou outras ligas metálicas ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 8 Funcionamento Dentro dos alojamentos os fusíveis possuem um material granulado isolante normalmente areia de quartzo para suprimir arcos elétricos A maioria dos fusíveis possuem um indicador de integridade do elo fusível ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 9 O que é um fusível Mais utilizados em acionamentos elétricos Baixa tensão 1000 V Baixas e altas correntes 1 a 10000 A ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 10 Fusível Simbologia ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 11 Fusível Características Elétricas Corrente nominal Valor de corrente que o fusível deve suportar continuamente sem interromper o circuito Corrente de ruptura Valor máximo de corrente que o fusível consegue interromper Corrente de atuação Valor específico de corrente que provoca a atuação do fusível dentro de um tempo determinado Curva característica Apresenta a relação entre o tempo necessário para interrupção em função da corrente ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 12 Curva Característica Curvas típicas Atuação em um intervalo de curvas ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 13 Curva Característica ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 14 Curva Característica ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 15 Exemplo Dimensionar um fusível para proteger um motor de 5 cv 220V60Hz IV polos supondo que o seu tempo de partida seja de 5 s partida direta FP 083 η 095 e que IpIn 72 Usar as curvas anteriores ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 16 Estrutura Básica Base Suporte da estrutura do fusível Porta fusível Local onde o fusível será alojado Anel de proteção Protege a rosca da base evitando contato com o circuito Fusível Parte substituível que contém o elo fusível Indicador Indicação visual da operação do fusível ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 17 Categoria de Emprego As especificações dos fusíveis é feita por meio de duas letras sendo a primeira minúscula e a segunda maiúscula IEC 6026921 NBR 11841 ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 18 Categoria de Emprego Exemplos aM Fusível para proteção de motores atuação contra curtocircuito gLgG Fusível para proteção de cabos e uso geral atuação contra curtocircuito e sobrecarga aR Fusível para proteção de semicondutores atuação contra curtocircuito ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 19 Categoria de Emprego Exemplo ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 20 Modos de Ação O tempo que leva para o fusível abrir o circuito está relacionado com o nível de sobrecorrente que passa por ele Existem 3 tipos Ação ultra rápida Empregados na proteção de instrumentos de medida e aparelhagem eletrônica na ordem de 1mA à 2A Ex Retificador e inversor de frequência Ação rápida empregados em instalações elétricas residenciais e industriais comuns Ex Chuveiro elétrico circuitos de iluminação Ação lenta retardado utilizados em circuitos em que se espera correntes de surto ou de partida motores elétricos Ex Motores elétricos transformadores ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 21 Modos de Ação ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 22 Tipos de Fusíveis Fusíveis Cartucho Utilizados para proteção de circuito eletroeletrônicos filtros de linha estabilizadores nobreak veículos entre outros ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 23 Tipos de Fusíveis Fusíveis DIAZED Diametral ou Tipo D rápido ou retardado Construído em um corpo de porcelana cilíndrico fechado nas extremidades por tampas metálicas por onde é feito o contato com a base Ordem de corrente de 2 a 100 A mas com corrente de ruptura de 100 kA ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 24 Tipos de Fusíveis Fusíveis DIAZED Diametral ou Tipo D rápido ou retardado ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 25 Tipos de Fusíveis Fusíveis NH ultra rápido rápido ou retardado Proteção contra correntes de curtocircuito e de sobrecarga Normalmente utilizados em instalações industriais Alta capacidade de atuação e interrupção Correntes de 4 a 630 A ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 26 Tipos de Fusíveis Fusíveis NH ultra rápido rápido ou retardado ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 27 Tipos de Fusíveis Fusíveis americano ou britânico ultra rápido e rápido Correntes típicas de 2 a 9000 A ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 28 Tipos de Fusíveis Fusíveis HH Fusíveis cilíndricos com corpo isolante em porcelana Utilizado em aplicações de média tensão como transformadores de subestações Correntes típicas de 500 A Tensão nominal de 36 kV Tempo de ação retardado ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 29 Boas práticas Nunca utilizar um fusível com capacidade superior ao projetado para instalação No lugar do fusível queimado pode ser colocado um outro de menor capacidade até que o correto seja providenciado Na falta do fusível jamais faça qualquer tipo de remendo ou gambiarra Se o rompimento do fusível se deu por sobrecarga fazer análise do circuito para redimensionálo Se a causa do rompimento for curtocircuito realizar o reparo na instalação antes de substituir o fusível ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 30 Fusíveis e disjuntores Fusível É um elo condutor Usado em residências e na indústria leve Para conter um curtocircuito ou sobrecarga o elo se funde e interrompe a passagem de corrente Precisa ser trocado após atuar desligando o circuito Disjuntor É uma chave magnética Usado na indústria pesada e em edificações Ao receber sobrecarga ou curtocircuito desliga automaticamente o circuito Pode ser religado após a resolução do problema Dimensionamento de Fusíveis ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 31 ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 32 Dimensionamento de Fusíveis No dimensionamento dos fusíveis retardados devese levar em consideração os seguintes aspectos 1 Tempo de fusão virtual tempo e corrente de partida os fusíveis devem suportar sem fundir o pico de corrente de partida Ip durante o tempo de partida Tp 2 Corrente do fusível Devese dimensionar para uma corrente no mínimo 20 superior a corrente nominal do motor In ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 33 Dimensionamento de Fusíveis Dimensionamento de fusíveis para motores 1 Corrente de partida IpIn 2 Fator de serviço 3 Ponto de rotor bloqueado tempo máximo e corrente de rotor bloqueado ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 34 Dimensionamento de Fusíveis 1 Corrente de partida IpIn Devese analisar a curva t x I do fusível e escolher um que não sofra atuação durante a partida do motor ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 35 Dimensionamento de Fusíveis 2 Fator de serviço Chamase de fator de serviço FS o fator que aplicado à potência nominal indica a carga permissível que pode ser aplicada continuamente ao motor sob condições especificadas ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 36 Dimensionamento de Fusíveis 3 Tempo máximo e corrente de rotor bloqueado TRB Ponto de rotor bloqueado Parada súbita em plena rotação por qualquer razão relacionada ao mecanismo acionado Nestas condições o motor absorve uma corrente elevada e permanece bloqueado a velocidade nula Portanto não há mais ventilação e o aquecimento é muito rápido Nestas condições poderá até ocorrer a queima das bobinas do motor O TRB é tempo máximo que o rotor pode ficar bloqueado sem danificar o motor A corrente que o motor absorve com rotor bloqueado é próxima da corrente de partida ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 37 Dimensionamento de Fusíveis 3 Tempo máximo e corrente de rotor bloqueado TRB Ponto de rotor bloqueado Consultar o catálogo do fabricante Analisar a curva do fusível Garantir que a proteção irá atuar antes do TRB enrolamentos à temperatura de regime A frio enrolamentos à temperatura ambiente ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 38 Dimensionamento de Fusíveis Exemplo 1 Projete o fusível para o motor 033 cv da tabela anterior Considere o tempo de partida de 18 s ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 39 Dimensionamento de Fusíveis Exemplo 1 Projete o fusível para o motor 033 cv da tabela anterior Considere o tempo de partida de 18 s Fusível de 6 A escolhido ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 40 Dimensionamento de Fusíveis Exemplo 2 Dimensionar o acionamento para um motor trifásico com partida direta Motor de indução trifásico 5 cv 4 polos Gaiola de esquilo 220V 60 Hz Tp de 5 segundos ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 41 Dimensionamento de Fusíveis Exemplo Dimensionar o acionamento para um motor trifásico com partida direta Catálogo WEG ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 42 Dimensionamento de Fusíveis ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 43 Dimensionamento de Fusíveis E quanto ao TRB ACIONAMENTOS ELÉTRICOS 44 Considerações Finais Para fusíveis de ação normal ou rápidos basta dimensionar o componente para o valor desejado de corrente de atuação Além do valor de corrente de atuação devese ter em mente que o fusível deve suportar a tensão do circuito Após identificado a corrente do fusível e o modo de ação devese escolher entre os tipos disponíveis Obrigado pela atenção Bons estudos Dúvidas Email williamamorimifmgbr 45 ACIONAMENTOS ELÉTRICOS