DOSSIER
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ABB
disjuntores automáticos
{TUDO O QUE GOSTARIA DE SABER SOBRE DISJUNTORES AUTOMÁTICOS DE BAIXA TENSÃO}
Quem há já algum tempo trabalha num determinado ambiente, adopta uma linguagem própria, de fácil compreensão para aqueles adjacentes a esse meio. Esta regra é também aplicável a quem trabalha em indústrias que projectam e fabricam disjuntores automáticos. Este breve artigo propõe ilustrar os disjuntores automáticos. O DISJUNTORES AUTOMÁTICO E AS SOBRECORRENTES A função principal dos disjuntores automáticos é a de detectar a presença de sobrecorrentes, assim como também eliminá-las antes que estas provoquem danos irreversíveis na instalação e/ou pessoas. Por sobrecorrentes entende-se qualquer corrente de valor superior à suportada pelos cabos utilizados na instalação. Existem dois tipos de sobrecorrentes: sobrecarga e curto-circuito.
mesmo, tanto com correntes normais como na presença de correntes de sobrecarga. De facto, a potência que aquece o cabo é constante e proporcional ao quadrado da corrente, de maneira que à medida que a diferença da temperatura entre o cabo e o ambiente aumenta, esta potência vai sendo cedida ao ambiente sob forma de calor. Assim, a temperatura vai aumentando cada vez menos até atingir a temperatura de regime, a qual toda a potência é transferida para o ambiente e a temperatura do cabo permanece constante.
A SOBREGARGA A sobrecarga ocorre quando a potência absorvida é superior à prevista. Deste modo a corrente ultrapassa a suportada pelos cabos, e portanto, é necessário intervir. De qualquer forma trata-se de correntes que não ultrapassam mais de 10 vezes as suportadas pelos cabos. O fenómeno é lento e as protecções podem não ser instantâneas. Desta forma pode-se deduzir, que a sobrecarga pode ocorrer também na ausência de uma verdadeira falha na instalação.
Figura 1 . Determinação da curva de tempo/corrente para cabos
A figura acima apresenta um diagrama onde se observa uma recta horizontal que representa a temperatura máxima suportada pelo cabo. A partir deste diagrama é possível traçar em baixo uma curva tempo-corrente que indique, para cada valor de corrente, o tempo correspondente no qual se alcança a temperatura máxima aceitável. A sobrecarga é um fenómeno "diabático". Ou seja, ocorre libertação de calor para o exterior. O gráfico da figura 1 mostra, para os valores de correntes crescentes, o comportamento da temperatura no cabo, ao longo do tempo. Pode-se observar que o comportamento da temperatura é o
Para facilitar a leitura, gira-se a curva que obtivemos, e obtém-se a curva de limitação da corrente, em função do tempo para um determinado cabo. Note-se que para espaços de tempo reduzidos o cabo pode suportar correntes superiores à sua capacidade em regime permanente.
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PROTECÇÃO EM INSTALAÇÕES ELÉCTRICAS 65
O sub-comité 17B ocupa-se de equipamentos de Baixa Tensão para uso industrial, enquanto que o 23E ocupa-se de equipamentos destinados ao uso no sector doméstico ou equivalente. É difícil afirmar qual dos dois documentos é o mais exigente. O industrial tem em consideração aplicações perigosas, enquanto que o doméstico ou equivalente exige maior segurança (já que têm em conta a intervenção de pessoal não especializado).
Os disjuntores modulares, de um modo geral, estão de acordo com a norma EN 60898-1 (do SC 23E) e não são reguláveis. Os disjuntores em conformidade com esta norma podem ter correntes nominais até 125 A e poderes de corte até 25 kA. Está claro que não se pensa somente em instalações domésticas, mas também em sub-quadros de distribuição de instalações comerciais. Os disjuntores abertos e de caixa moldada estão conformes a norma EN 60947-2 (do SC 17B), têm correntes nominais e poderes de corte muito superiores, assim como relés reguláveis. O poder de corte representa as prestações do disjuntor. Ou seja, a corrente máxima de curto-circuito que o disjuntor é capaz de interromper. Evidentemente quando é o disjuntor tem de interromper correntes muito elevadas comparativamente às suas prestações limite, este pode sofrer um notável desgaste, ao ponto de ser necessário a sua substituição. Por este motivo a norma prevê duas modalidades de provas para garantir um determinado poder de corte: › Prova de poder de corte último › Prova de poder de corte de serviço O primeiro critério não requer condições residuais. Ou seja, depois de ter superado com êxito a sequência de provas prevista, o disjuntor pode inclusive ainda não funcionar. Em oposição, o segundo, o de serviço, não só é mais exigente pelo número de repetições, como também considera as provas a realizar depois da sequência do curto-circuito uma forma de verificar se o disjuntor ainda funciona. Ambas as normas consideram os dois critérios, contudo enquanto que a de uso industrial (EN 60947-2) permite ao fabricante a eleição da relação entre ambos valores, a de uso doméstico ( EN 60898 ), fixa-a à priori em função do poder de corte.
Os disjuntores EN 60898 com poder de corte até 6 kA têm uma relação igual a 1. Ou seja, devem ser capazes de funcionar ainda depois de repetidas faltas. Outra prova importante à qual devem ser submetidos os disjuntores é a relativa ao poder de fecho.
A situação na qual se deve fechar a corrente de um curto-circuito é, de facto, uma prova bastante exigente para o disjuntor. Quanto mais baixo for o cosΦ (desfase entre V e I), maior será o pico que a corrente de pico alcança durante a primeira meia-onda. Quanto mais baixo for o cosΦ, mais próximo se encontrará o disjuntor de um grande transformador ou, em geral, de uma fonte de alimentação. A norma fixou valores de cosΦ decrescentes ao mesmo tempo que a corrente cresce. No caso do verdadeiro cosΦ ser inferior ao que a norma prevê, não será suficiente verificar apenas se o poder de corte é o adequado, mas também será necessário verificar o poder de fecho.
Exemplo: Suponhamos o caso de ter de instalar um disjuntor num ponto onde a corrente de curto-circuito é 60 kA com um cosΦ = 0,15, enquanto que a norma prevê um cosΦ = 0,2: Matematicamente pode-se demonstrar que a relação entre o pico e o valor eficaz da componente simétrica é de 2,2 com um cosΦ = 0,2 e de 2,3 com um cosΦ = 0,15. Neste caso o verdadeiro pico será 60 x 2,3 = 138 kA, então elegeremos um disjuntor com este poder de fecho. Contudo o poder de corte deverá ser maior que 60 kA, porque a prova ao disjuntor foi realizada com um cosΦ = 0,2 em relação a 2,2. O disjuntor deverá ter então um poder de corte = 138 / 2,2 = 63 kA.