Eletrotecnia básica instalações elétricas de baixa tensão

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formação

eletrotecnia båsica instalaçþes elÊtricas de baixa tensão JosÊ V. C. Matias Licenciado em Engenharia EletrotÊcnica (IST) Professor do Ensino Secundårio TÊcnico Autor de livros tÊcnico-didåticos de eletricidade e eletrónica

Neste nĂşmero da revista “o electricistaâ€? abordamos o tema ‘Aparelhos de proteção’: tipos de defeitos ou anomalias, proteção contra sobreintensidade, utilizando corta-circuitos fusĂ­veis. SĂŁo tambĂŠm apresentadas as tabelas normalizadas com as correntes estipuladas dos corta-circuitos fusĂ­veis. No prĂłximo nĂşmero, abordaremos entĂŁo o disjuntor magnetotĂŠrmico como elemento de proteção contra sobreintensidades. (continuação da edição anterior)

15.5. Aparelhos de proteção

radas defeitos, Ă exceção da sobrecarga que ĂŠ uma ocorrĂŞncia anĂłmala do circuito. Ao conjunto das sobrecargas e curtos-circuitos ĂŠ usual chamar-se de sobreintensidades, visto em ambos os casos ultrapassarem as correntes estipuladas (valores nominais) dos aparelhos. As RTIEBT rente de valor superior ao da corrente estipulada dos aparelhos de proteção instalados. Qualquer uma das ocorrĂŞncias referidas (sobrecargas e curtos-circuitos) correspondem a regimes anormais de funcionamento; como tal, hĂĄ que evitĂĄ-los ou reduzir os seus efeitos. sobrecarga como uma sobreintensidade que ocorre num circuito, na ausĂŞncia de um defeito elĂŠtrico. Ocorre uma sobrecarga num motor quando, por exemplo, se exerce sobre o veio do motor um esforço superior ao nominal, o que obriga o motor a ‘pedir’ Ă rede um excesso de corrente. Ocorre uma sobrecarga numa canalização elĂŠtrica quando estĂŁo ligados a essa canalização simultaneamente diversos recetores cuja intensidade total pedida excede o valor da intensidade mĂĄxima admissĂ­vel pela canalização.

Um curto-circuito Ê uma sobreintensidade resultante de um defeito de impedância desprezåvel entre condutores ativos que apresentam, em serviço normal, uma diferença de potencial. Um curto-circuito ocorre quando hå, por defeito, uma ligação direta entre a fase e o neutro, entre duas fases ou entre o positivo e o negativo, o que implica uma subida exagerada da intensidade de corrente no circuito (Figura 22). As correntes de fuga são correntes que saem dos condutores ativos (fases e neutro), percorrendo os invólucros condutores dos equipamentos, sendo conduzidas para a terra pelos condutores de proteção. Estas correntes originam tensþes de contacto Uc entre o invólucro dos equipamentos e a terra, bem como tensþes de passo U p entre o elÊtrodo de terra e os pontos à sua volta à distância de um passo humano. Qualquer uma destas duas tensþes pode ser perigosa valores respetivos ultrapassem determinados valores. As sobretensþes (excesso de tensão) podem ser de origem externa (descargas atmosfÊricas nas linhas) ou de origem interna

15.5.1. Tipos de defeitos ou anomalias Os aparelhos de proteção tĂŞm como função proteger todos os elementos constituintes de um circuito elĂŠtrico ou de uma instalação elĂŠtrica contra os diferentes tipos de defeitos, avarias ou anomalias que podem ocorrer. Os principais tipos de defeitos e anomalias que podem ocorrer num circuito sĂŁo: 1. Sobrecargas; 2. Curtos-circuitos; 3. Correntes de fuga; 4. SobretensĂľes; 5. Faltas de tensĂŁo; 6. SubtensĂľes. Ă€ luz das RTIEBT (Regras TĂŠcnicas de Instalaçþes ElĂŠtricas de Baixa TensĂŁo), todas as ocorrĂŞncias indicadas acima sĂŁo considewww.oelectricista.pt o electricista 41

F

A A

+ Icc

R

R

Icc = 1 kA – B Figura 22 Curto-circuito entre os pontos A e B; a corrente atinge uma intensidade elevada (neste caso, 1 kA), durante este curto-circuito.

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formação ĂŠ mais elevado em B. Na verdade, o fusĂ­vel nĂŁo tem apenas uma curva, mas duas curvas que delimitam a sua zona de funcionamento. O ponto de funcionamento do fusĂ­vel situar-se-ĂĄ no interior, entre as duas curvas. Quanto Ă rapidez de atuação, existem fundamentalmente dois tipos de fusĂ­veis: o fusĂ­vel de ação lenta – tipo gG – e o fusĂ­vel de ação rĂĄpida – tipo aM. O fusĂ­vel gG ĂŠ utilizado geralmente na proteção contra sobrecargas, embora tambĂŠm possa proteger o circuito contra curtos-circuitos. O fusĂ­vel aM ĂŠ utilizado apenas na proteção contra curtoscircuitos. Como se sabe, os aparelhos de proteção devem proteger recetores e canalizaçþes porque estes tĂŞm uma temperatura mĂĄxima ! integridade. Isto ĂŠ, recetores e canalizaçþes suportam excessos de corrente durante tempos tanto mais curtos quanto mais elevados forem esses excessos. ' * corrente estipulada IN de um fusĂ­vel como o valor da corrente para o qual o fusĂ­vel nĂŁo atua. Para os fusĂ­veis gG * & / Corrente convencional de funcionamento I2 como o valor de corrente para o qual o fusĂ­vel deve atuar durante o tempo convencional. / Corrente convencional de nĂŁo-funcionamento Inf como o valor de corrente para o qual o fusĂ­vel deve atuar antes de expirar o tempo convencional. As correntes convencionais e os tempos convencionais sĂŁo estabelecidos pela Norma EN 60269-2 e sĂŁo aqui reproduzidos nos Quadros 22 e 23.

Corrente estipulada

Corrente convencional de nĂŁo funcionamento

Corrente convencional de funcionamento

Inf

I2

1,5 Ă— In 1,5 Ă— In 1,25 Ă— In

2,1 Ă— In 1,9 Ă— In 1,6 Ă— In

In

AtĂŠ 4 A 4 A < In H JK In > 16 A

Quadro 22 CaraterĂ­sticas dos fusĂ­veis gG.

Corrente estipulada

Tempo convencional

In

(t)

AtĂŠ 63 A 63 A < In H JKW 160 A < In H XWW In > 400 A

1h 2h 3h 4h

Quadro 23 Tempos convencionais dos fusĂ­veis gG. www.oelectricista.pt o electricista 41

Qual o significado destes valores? Por exemplo, um fusĂ­vel com In = 10 A deverĂĄ suportar, sem fundir, uma corrente de 15 A (1,5 Ă— In) durante o tempo convencional que ĂŠ 1 h (para fusĂ­veis atĂŠ 63 A) e se for percorrido por uma corrente de 19 A (1,9 Ă— In) deverĂĄ fundir antes de expirar o tempo convencional de 1 h. Do Quadro 22, substituindo In pelos valores normalizados dos fusĂ­veis, obtemos o Quadro 24, jĂĄ com os valores explicitados de In, Inf e I2.

2

t 1

B

A t1

I1

I2

I

Figura 25 1 - Curva do fusível; 2 - Curva de fadiga tÊrmica da canalização; A - Ponto de funcionamento eståvel do circuito; P - Ponto a partir do qual o fusível

Corrente estipulada

In

2 4 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 ...

Corrente convencional de nĂŁo funcionamento

Corrente convencional de funcionamento

Inf

I2

3 6 9 12 15 18 24 25 31 40 50 63 79 100 125 156 ‌

4 8 11 15 19 23 30 32 40 51 64 80 101 128 160 200 ‌

Quadro 24 CaraterĂ­sticas dos fusĂ­veis gG.

7 ! 8 < < correntes convencionais nem tempos convencionais, visto que nĂŁo protegem contra sobrecargas. O menor valor que um fusĂ­vel aM deve cortar ĂŠ de 4 Ă— In. Os valores usuais das correntes estipuladas destes fusĂ­veis sĂŁo: 10 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A, 63 A, 80 A, 100 A, 125 A, entre outros. Na Figura 25 representamos aquilo a que se chama - ‘curva de fadiga tĂŠrmica’ de uma canalização, juntamente com a ‘curva caraterĂ­stica’ de um fusĂ­vel. O que se pretende ĂŠ que o ĂłrgĂŁo de proteção atue bastante antes da canalização atingir qualquer ponto da sua curva de fadiga tĂŠrmica. Por exemplo, se A fosse o ‘ponto de funcionamento’ do circuito, obviamente que nem a canalização atingiria o seu ponto de fadiga tĂŠrmica, nem o fusĂ­vel iria atuar. SĂł * % ? mica vai depender do valor da temperatura atingida e esta vai depender nĂŁo sĂł do valor da intensidade como do tempo de exposição. Recorde-se que a quantidade de calor libertada, responsĂĄvel pelo aumento de temperatura, ĂŠ dada por Q = 0,24 RI2 t.

jå não protege a canalização.

Quanto à constituição, existem diversos tipos de fusíveis: tipo rolo ou rolha, tipo cartucho e tipo cilíndrico. Antigamente, utilizava-se muito o fusível tipo Gardy que ainda pode ser encontrado nas instalaçþes elÊtricas mais antigas. O fusível de rolo contÊm no seu interior ! " rior com a tampa e na parte inferior com um contacto metålico. A Figura 26 sugere os três elementos que irão formar um só bloco. A tampa vai enroscar na peça (suporte) inferior, ! # $ condutores são ligados exteriormente, por intermÊdio de parafusos de aperto. Os fusíveis do tipo cartucho são consti ! % dentro de uma câmara constituída por um material isolante, na qual se encontra areia de quartzo com o objetivo de favorecer a extinção do arco elÊtrico, no caso de curto-circuito. Estes fusíveis têm normalmente um elevado poder de corte.

Figura 26 FusĂ­vel de cartucho A.P.C., em corte: 1 - Elemento fusĂ­vel&

% poder de corte; 2 - Invólucro: deve ser muito sólido que suporta choques tÊrmicos e eletrodinâmicos muito grandes, no corte; 3 - Areia: o seu papel Ê o de arrefecer o arco; 4 - Ligação do elemento fusível com as facas; 5 - Facas: estas peças asseguram a ligação elÊtrica com o suporte, o qual estabelece a continuidade do circuito elÊtrico; 6 Sístema de deteção de fusão (sinalizador ou percutor).

O fusível tipo cilíndrico Ê muito usado em tensþes reduzidas, mas tambÊm em Baixa Tensão e MÊdia Tensão. Em circuitos trifåsicos ou monofåsicos coloca-se um fusível por fase, excluindo o condutor neutro. (continua na próxima edição)

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