Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas

Eletrotécnica

Segurança para instalações elétricas

Programa

� Nesta aula veremos proteção contra:

– Sobrecorrentes e correntes de curto-circuito– Sobrecorrentes e correntes de curto-circuito� Disjuntores termomagnéticos de BT

� Fusíveis

– Choques elétricos� Contatos diretos

� Dispositivo residual diferencial

Objetivos principais desta aula

1. Conhecer os fundamentos defuncionamento e especificação dedisjuntores de baixa tensãodisjuntores de baixa tensão

2. Aprender os procedimentos para proteçãocontra choques elétricos de contato direto.

3. Adquirir conhecimentos sobre osdispositivos de proteção contra choque decontato indireto.

Introdução

� Equipamentos e condutores, componentesde uma instalação elétrica são,frequentemente solicitados por tensões efrequentemente solicitados por tensões ecorrentes diferentes dos valores nominais.

� Estas solicitações aparecem normalmentecomo sobrecarga, curto-circuito,sobretensões e subtensões.

Introdução

� As condições anormais de operação podem� As condições anormais de operação podemdanificar as instalações, equipamentos ecausar acidentes envolvendo indivíduospresentes na instalação.

Introdução

� As condições anormais de operação devem serlimitadas no tempo de duração e na amplitude.

� Os dispositivos de proteção nas instalaçõeselétricas devem desligar o circuito nas condiçõesadversas.

� Os principais dispositivos de proteção e segurançasão os fusíveis, os disjuntores e os relés térmicos.

Introdução

� A proteção em uma instalação elétricaenvolve várias etapas:envolve várias etapas:– Estratégia de proteção.

– Seleção dos dispositivos de atuação.

– Determinação dos valores de calibração dosdispositivos.

Introdução

� A NBR 5410/2004 estabelece as prescriçõesfundamentais destinadas a garantir afundamentais destinadas a garantir asegurança de pessoas, animais e bens

contra os danos que possam resultar dautilização das instalações elétricas.

Proteção contra Sobrecargas e Proteção contra Sobrecargas e Correntes de Curto-Circuito

Fusíveis

Fusíveis

� Definição

“Dispositivo de proteção que, pela fusão“Dispositivo de proteção que, pela fusão

de uma parte dimensionada para tal,

interrompe a corrente elétrica quando

esta excede um certo valor estabelecido,

durante um tempo determinado”.

Fusíveis

Fusível

Disjuntor Termomagnético - DTM

Fonte: Weg Fonte: Merlin Gerin

Disjuntor

� Definição

“Equipamento de proteção cuja finalidade“Equipamento de proteção cuja finalidade

é conduzir a corrente de carga sob

condições nominais e interromper

correntes anormais de sobrecarga e de

curto-circuito”.

Disjuntores Termomagnéticos

Aplicações:

Manobras

Proteção contra curto-circuito

Proteção contra correntes de sobrecarga

Disjuntores devem SEMPRE ser ligados aos

condutores FASE.

� Em resumo, os DTMs cumprem 3

funções básicas:

Disjuntores Termomagnéticos

1. Abrir e fechar os circuitos (Manobra)

2. Proteger os condutores e equipamentoscontra sobrecarga (dispositivo térmico)

3. Proteger condutores contra as correntes decurto-circuito (dispositivo magnético).

DTMs – Princípio de funcionamento

� Disjuntores Termomagnéticos atuam por:

– Efeito térmico com sobrecarga.

– Efeito eletromagnético com corrente de curto-circuito.

� Disparador térmico simples: – Elemento bimetálico: duas lâminas de metal

soldadas, com diferentes coeficientes de

DTM - Efeito Térmico

soldadas, com diferentes coeficientes de

dilatação térmica.

– Quando sensibilizadas por uma corrente

superior ao estabelecido ambas dilatam, de

maneira desigual, arqueando o conjunto e

deslocando a barra de disparo.

� Disparador térmico simples

DTM - Efeito Térmico

Posição Normal Posição de Disparo

� Disparador térmico Compensado

DTM - Efeito Térmico

Compensa a elevação de temperatura do ambiente.

a) Posição normal b) Posição pré-disparo

DTM - Efeito Térmico

c) Posição de disparo

� Disparador magnético:

DTM - Efeito Eletromagnético

– Bobina que, quando conduz corrente acima

do valor estabelecido, atrai um êmbolo

ferromagnético processando a abertura dos

contatos do disjuntor.

DTM - Efeito Eletromagnético

�Disparador magnético

Posição normal Posição de disparo

Especificação de Disjuntores

� Os seguinte itens devem ser discriminados:– Corrente nominal de operação

Capacidade de interrupção– Capacidade de interrupção

– Tensão nominal

– Frequência nominal

– Tipo (térmico, magnético, termomagnético, ajustável,...)

Dimensionamento de Disjuntores

� A NBR 5410-2004 estabelece condições quedevem ser cumpridas para que hajacoordenação entre os condutores de umcoordenação entre os condutores de umcircuito e o dispositivo de proteção.

� O item 5.3.4 da norma diz que a corrente dodisjuntor deve interromper a corrente desobrecarga antes do aquecimento excessivodos condutores.

� O item 5.3.4 estabelece que proteção deve satisfazer as duas inequações:

Dimensionamento de Disjuntores

e

IB – corrente de projeto

IN – corrente nominal do disjuntor

IZ – capacidade de condução dos condutores vivos

I2 – corrente convencional de atuação do disjuntor ou

fusível.

� Condição para atuação sob sobrecarga

Dimensionamento de Disjuntores

Deve atuar em no máximo 1h.

� Ex1: Dimensionar o disjuntor para um chuveiro:5400VA, 220V. Dados dos condutores: bitola de 4mm2, capacidade de condução de 32 A.

Dimensionamento de Disjuntores

mm , capacidade de condução de 32 A.

DTM - Curva de atuação

Ação do disparador térmicoAção do disparador térmico

Ação do disparador magnético

Múltiplo de IN

� Ex2: Sendo a correntenominal do disjuntor 50 A,estime o tempo de atuaçãopara uma corrente de carga

DTM - Curva de atuação

para uma corrente de cargade 150A e 300A.

Disjuntores

Importante sobre disjuntores

� Revisar!!!

– Norma NBR 5410-2004, item 5.3.4

– Dimensionamento

– Itens de especificações

Proteção Contra Choque Elétrico

Proteções contra contato direto

Dispositivo à Corrente

Diferencial Residual

Definição de choque elétrico

� “É a perturbação de natureza e efeitosdiversos que se manifesta no organismohumano ou animal quando este é percorridohumano ou animal quando este é percorridopor uma corrente elétrica”.G. Kindermann, “Choque Elétrico”, Ed. do Autor, Fpolis,2005.

Choques elétricos

� A proteção contra choques elétricos é regulamentada nas normas:

– NBR 5410-2004 da ABNT

– Normas regulamentadoras 10 e 18 do Ministério do Trabalho

Classificação do Choque Elétrico

� Contato direto– Contato de pessoas e animais diretamente com partes energizadas de uma instalação elétrica.partes energizadas de uma instalação elétrica.

� Contato indireto– Contato de pessoas ou animais com estruturas metálicas ou condutores que, acidentalmente, tornaram-se energizadas.

Efeito da Corrente Elétrica

� O efeito da corrente depende:– Intensidade da corrente;

Tempo de exposição;– Tempo de exposição;

– Percurso através do corpo humano;

– Condições orgânicas do indivíduo.

Passagem da corrente pelo corpo

Efeitos da passagem de corrente

Efeitos da passagem de corrente

Proteção Contra Choque-Elétrico

� Medida prioritária

Interrupção do fornecimento de

energia.

Proteção contra contato direto

� A proteção deve ser assegurada por:– Isolação das partes vivas;

– Barreiras ou invólucros;– Barreiras ou invólucros;

– Obstáculos

– Colocação fora de alcance.

� Isolação das partes vivas:– Deve impedir o contato com as partes vivas da instalação através de uma isolação que somente

Proteção contra contato direto

instalação através de uma isolação que somente possa ser removida com a sua destruição.

� Barreiras ou invólucros– Visa impedir todo contato com as partes vivas da instalação elétrica.

Proteção contra contato direto

instalação elétrica.

� Obstáculos– Partes vivas são confinadas em compartimentos onde só permitido acesso a pessoas autorizadas.

Proteção contra contato direto

onde só permitido acesso a pessoas autorizadas.

� Colocação fora de alcance– Consiste em instalar os condutores energizados a uma altura/distância fora de alcance das pessoas

Proteção contra contato direto

uma altura/distância fora de alcance das pessoas e animais.

� Os dispositivos à corrente diferencial-residual(DR) constituem-se no meio mais eficaz deproteção das pessoas e animais contra choques

Proteção contra contato indireto

proteção das pessoas e animais contra choqueselétricos.

� Não dispensam o uso de disjuntores e fusíveis.

� DRs também diminuem consumo de energia.

Dispositivo DR

� Princípio de funcionamento

Atuam quando há uma correnteAtuam quando há uma corrente

residual (de fuga) circulando na

instalação.

Fonte: Mamede

� Dispositivos a DR podem ser:– Interruptores DR

Disjuntores de proteção

Dispositivos DRs

– Disjuntores de proteção

– Tomadas com interruptores DR incorporadas

– Blocos avulsos

Especificação de DRs

� Deve-se observar as características técnicas:– Corrente nominal

Corrente diferencial residual nominal– Corrente diferencial residual nominal

– Tensão nominal

– Capacidade de interrupção

– Frequência

– Número de pólos

DRs e a NBR 5410

� A norma exige DRs em:– Tomadas em todo local molhado ou sujeito alavagem;lavagem;

– Tomadas em áreas externas;

– Tomadas internas que alimentam equipamentosna área externa da instalação;

� Nesta aplicações a NBR 5410 obriga o usode DRs de alta sensibilidade (If >= 30 mA).

Resumo sobre utilização das DRs

� Devem ser utilizados para proteção:– De pessoas e animais contra contatos acidentaiscom partes vivas da instalação elétrica;com partes vivas da instalação elétrica;

– Contra perigos de incêndio devido a faltas à terra;

– Contra presença de faltas à terra porequipamentos em más condições;

– Em locais de grande concentração de umidade.