disjuntores e fusÍveis

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Seminrios Tcnicos 2003 Eletricistas e TcnicosMdulo 3 B ?? Proteo das instalaes eltricas de Dimensionamento de instalao baixa tenso contra os efeitos consumo eltrica pela demanda de das

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correntes de curto-circuito e sobrecargas atravs de disjuntores e fusveis

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Seminrios Tcnicos Siemens 2003Eletricistas e Tcnicos

Mdulo 03Proteo das instalaes eltricas de baixa tenso contra os efeitos das correntes de curtos-circuitos e sobrecargas atravs de disjuntores e fusveis

sndicePgina

1. Introduo 2. O curto-circuito nas instalaes de BT2.1. Determinao das correntes de curto-circuito 2.2. Determinao da corrente de curto-circuito presumida 2.3. Exemplo Numrico

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4 6 8

3. Escolha do dispositivo de proteo contra sobrecorrentes segundo a NBR 54103.1. Coordenao entre condutores e dispositivos de proteo 13 142

4. Caracterstica do Cabo 5. Disjuntores5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. 5.6. 5.7. Alerta para a necessidade do valor de I t na NBR 5410 Seleo do disjuntor 2 2 Clculo do K S (Integral de Joule) Normas de disjuntores no Brasil Especificao correta de disjuntor Capacidade de Interrupo Disjuntor Termomagntico

18 18 19 19 20 20 21

6. Prescries Relativas aos Fusveis6.1. 6.2 6.3. 6.4. 6.5. 6.6. 6.7. 6.8. Prescries da NBR 5410 relativa a fusveis Corrente nominal do fusvel Identificaes do fusvel Categoria de utilizao Faixa de interrupo e capacidade de interrupo Seletividade de fusveis Tipo de Fusveis Curvas 22 23 23 23 24 25 26 28 29 37

7. Estudo do caso Instalaes residenciais 8. Glossrio 9. Apndice9.1. Estabelecimento da corrente de curto-circuito 9.2. Corrente de curto-circuito para falta distante do gerador 9.3. Metodologia para o clculo do curto-circuito 9.4. Modelo matemtico para clculo da corrente de curto-circuito 9.5. Transformadores MT/BT 9.6. Linhas Eltricas 9.7. Disjuntores

38 39 41 42 43 44 44 44

10. Anotaes

Proteo das instalaes eltricas de BT contra os efeitos das correntes de CC e sobrecargas atravs de disjuntores e fusveis

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s1. IntroduoAs instalaes eltricas de baixa tenso so projetadas e executadas para conduzir a corrente de projeto, isto , a corrente prevista para ser transportada por um circuito durante seu funcionamento normal. Mas estas instalaes podero, em casos de defeitos, estar sujeitas a condies anormais de funcionamento, estas condies provocam elevaes do valor da intensidade de corrente eltrica que circula pelos condutores em relao ao valor da intensidade de corrente de projeto que foi utilizado como base para o dimensionamento da instalao. A NBR 5410 chama este regime de funcionamento, em que a intensidade de corrente mais elevada que a intensidade de corrente de projeto, de sobrecorrentes. Dado que a instalao tem que sobreviver a estes defeitos ocasionais, o dimensionamento correto da instalao dever oferecer proteo contra condies de sobrecorrente, isto , condies em que a intensidade de corrente superior ao valor projetado. Estas condies encontram-se subdivididas em sobrecargas e curtos-circuitos. Devido natureza e valores diferentes das correntes associadas s condies de sobrecarga e de curtocircuito, como ser visto posteriormente, as regras de proteo apresentadas pela norma brasileira so diferentes, isto porque, os modelos dos fenmenos fsicos que representam cada condio so tambm diferentes. De acordo com a terminologia oficial brasileira, definida na norma NBR IEC 50 (826), as definies para sobrecorrente, correntes de sobrecarga e corrente de curto-circuito so: Sobrecorrente: Corrente cujo valor excede o valor nominal. Para condutores, o valor nominal a capacidade de conduo de corrente. Corrente de sobrecarga: Sobrecorrente em um circuito, sem que haja falta eltrica. Corrente de curto-circuito: Sobrecorrente que resulta de uma falta, de impedncia desprezvel, entre condutores vivos que apresentam uma diferena de potencial em funcionamento normal. Embora esta definio seja formalmente mais correta, devido s tcnicas de deteco da sobrecorrente, que , o procedimento pelo qual se constata que a intensidade de corrente, em um dado circuito, excede um valor especificado durante um tempo especificado, do ponto de vista prtico pode-se dizer que as sobrecargas so condies de funcionamento que provocam uma elevao na intensidade de corrente pequena em relao ao valor de projeto. As instalaes eltricas, em particular os condutores, podem suportar esta condio de funcionamento durante algum tempo sem sofrerem qualquer deteriorao, no entanto, uma condio anormal, e estas correntes devero ser detectadas e interrompidas, por dispositivos adequados. Nas condies de curto-circuito a intensidade de corrente assume valores bastante elevados, em relao corrente de projeto, as instalaes eltricas, em particular os condutores, podem suportar esta condio de funcionamento durante um tempo muito curto sem sofrerem qualquer deteriorao, portanto, nesta condio anormal, estas correntes devero ser detectadas e interrompidas, pelos dispositivos de proteo muito rapidamente.

Proteo das instalaes eltricas de BT contra os efeitos das correntes de CC e sobrecargas atravs de disjuntores e fusveis

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sSegundo a NBR 5410 todos os condutores vivos devem ser protegidos por um ou mais dispositivos de seccionamento automtico contra sobrecargas e contra curtos-circuitos. Alm disso, na proteo contra sobrecargas e a proteo contra curtos-circuitos os dispositivos de proteo devem ser coordenados com os condutores do circuito. A proteo obtida, usando os procedimentos da NBR 5410, a proteo dos condutores, o que no garante necessariamente a proteo dos equipamentos ligados a esses condutores. Os equipamentos a eles ligados devem ter sua proteo especfica, e se necessrio, incorporada no equipamento. A norma estabelece para a condio de sobrecarga que, devem ser previstos dispositivos de proteo para interromper toda corrente de sobrecarga nos condutores dos circuitos antes que esta possa provocar um aquecimento prejudicial isolao, s ligaes, aos terminais ou s vizinhanas das linhas. Para a condio de curto-circuito a norma estabelece que, devem ser previstos dispositivos de proteo para interromper toda corrente de curto-circuito nos condutores dos circuitos, de forma a evitar que os efeitos trmicos e dinmicos da corrente prevista possam causar a danificao dos condutores e/ou de outros elementos do circuito. Segundo a NBR 5410, todos os condutores vivos devem ser protegidos, e segundo a mesma norma so condutores vivos as fases e o neutro. No Brasil os profissionais no tm o hbito de proteger o neutro nas instalaes residncias, isto se deve provavelmente disseminao do uso de fusveis e posteriormente de dispositivos disjuntores unipolares nas entradas de energia eltrica. Como o neutro um condutor vivo, por onde circula corrente em regime normal, do ponto de vista da segurana pode ser interessante seccionar este condutor. A norma brasileira permite o seccionamento do neutro, em alguns pases a norma obriga o seccionamento do neutro. Portanto no Brasil a deciso do seccionamento do neutro do profissional responsvel pela instalao. Dois pontos devem ser obedecidos no seccionamento do condutor neutro: O condutor neutro s pode ser seccionado por dispositivo multipolar, isto garante que esse condutor nunca seccionado antes dos condutores fase, nem restabelecido aps os condutores fase. O condutor PEN, condutor com funo de neutro e de proteo, freqente e erroneamente chamado de neutro, nunca pode ser seccionado.

2. 2.1.

O curto-circuito nas instalaes de BT Determinao das correntes de curto-circuito

Para o correto dimensionamento dos dispositivos de proteo contra sobrecorrentes necessrio o conhecimento da magnitude de todas as correntes a que esses sero submetidos, que tero que interromper ou estabelecer. Este critrio alm de ser uma boa prtica de engenharia tambm uma exigncia normativa, como pode ser visto no item 5.3.4.2 da NBR 5410, que trata da determinao das correntes de curto-circuito presumidas, As correntes de curto-circuito presumidas devem ser determinadas

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sem todos os pontos da instalao julgados necessrios. Essa determinao pode ser efetuada por clculo ou por medida. A determinao prvia de um valor de corrente que o maior possvel, feita a partir de hipteses de pior caso, chamada corrente de curto-circuito presumida deve ser feita para todos os pontos da instalao julgados necessrios. Esta determinao , a rigor, um problema bastante complexo que envolve modelos matemticos sofisticados com parmetros de difcil obteno, e ainda considerando vrias configuraes de curto-circuito. Uma estimativa muito grosseira pode levar ao sub-dimensionamento dos componentes o que compromete a segurana dos usurios e o sobre-dimensionamento pode levar ao encarecimento desnecessrio dos componentes da instalao. Portanto necessrio um conhecimento preciso do valor da corrente de curto-circuito, nos diversos pontos da instalao. O clculo das correntes do curto-circuito, em geral, baseado nos valores nominais do componente da instalao e no arranjo topolgico do sistema, podendo ser feito tanto para a instalao j existente quanto na fase de projeto. De fato para se projetar uma instalao eltrica de MT de acordo com a norma o projetista deve calcular as correntes de curto-circuito para a correta especificao dos componentes da instalao. Em geral, nos sistemas trifsicos, a corrente de curto-circuito presumida, Ik, a que corresponde a um curto-circuito trifsico. No caso de instalaes alimentadas por rede pblica, devem ser levados em considerao os dados obtidos da concessionria. Duas correntes de curto-circuitos, de diferentes magnitudes, devem ser calculadas: A mxima corrente, denominada corrente de curto-circuito presumida, que determina a capacidade de interrupo d

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