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    • dsfeaCTC CTC_M8_V1_T MÓDULO 8 Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais
    • WEG – Transformando Energia em Soluções2 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais * “ Material sujeito a alterações sem prévio aviso!”
    • WEG – Transformando Energia em Soluções3 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Índice 1 NORMAS TÉCNICAS................................................................................. 5 1.1 Introdução............................................................................................................. 5 1.1.1 Norma ABNT NBR 5410 ________________________________ ____________________ 5 1.1.2 Normas Regulamentadoras do Ministério do Trabalho ______________________________ 6 2 SISTEMAS DE ATERRAMENTO.............................................................. 8 3 PROTEÇÃO EM INSTALAÇÕES ELÉTRICAS ...................................... 10 3.1 Introdução........................................................................................................... 10 3.2 Proteção de circuitos ........................................................................................... 10 3.3 Corrente Nominal ............................................................................................... 11 3.3.1 Sobrecorrente ________________________________ _____________________________ 11 3.3.1.1 Corrente de Sobrecarga ................................ ................................ ..............................11 3.3.1.2 corrente de curto-circuito ................................ ................................ ...........................12 3.3.2 Corrente de Projeto ________________________________ ________________________ 12 3.3.3 Corrente de Interrupção ________________________________ _____________________ 12 3.4 Disjuntor Termomagnético................................................................................. 12 3.4.1 O Minidisjuntor Termomagnético MDW ________________________________ _______14 3.4.2 O disjuntor Termomagnético DWP ________________________________ ____________16 3.4.3 O Disjuntor Motor MPW ________________________________ ____________________ 17 3.5 Dimensionamento de Disjuntores ....................................................................... 18 3.6 Dispositivo de Proteção à Corrente Diferencial -Residual.................................. 25 3.6.1 Princípio de Funcionamento do DR ________________________________ ____________26 3.6.2 Escolha e Instalação de Dispositivos DR ________________________________ ________27 3.6.2.1 Sensibilidade ................................ ................................ ................................ .............28 3.6.2.2 Corrente Nominal ................................ ................................ ................................ ......29 3.6.2.3 Número de Polos ................................................................ ................................ ........29 3.6.2.4 Instalação do DR................................................................ ................................ ........30 3.7 Dispositivo de Proteção Contra Surtos – DPS.................................................... 31 3.7.1 Instalação do DPS ________________________________ _________________________ 33 4 Chaves de Partida ...................................................................................... 35 4.1 Fusíveis................................................................................................................ 36 4.1.1 FUSÍVEIS TIPOS D ou NH ________________________________ _________________37 4.1.2 Dimensionamento dos Fusíveis ________________________________ _______________39 4.2 Contatores ........................................................................................................... 39 4.2.1 Dimensiomanento de Contatores ________________________________ ______________40 4.3 Relés de Sobrecarga ............................................................................................ 41 4.4 Relés Temporizadores ......................................................................................... 44 4.5 Escolha do Tipo de Chave de Partida................................................................. 47 4.5.1 Partida Direta ________________________________ _____________________________ 47 4.5.2 Partida Estrela-Triângulo ________________________________ ____________________ 48 4.5.3 Partida Eletrônica (Soft Starter e Inversor de Frequência) ___________________________ 51 4.5.3.1 Soft Starter ................................ ................................ ................................ ................51 4.5.3.2 Inversor de Frequência ................................ ...............................................................54
    • WEG – Transformando Energia em Soluções4 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais 5 Condutores Elétricos ................................................................................. 56 5.1 Condutores de Fase, Neutro e Terra. ................................................................. 57 6 Terminais................................................................................................... 59 7 Ferramentas .............................................................................................. 60 8 Simbologia................................................................................................. 62 9 Tabela de Fiação ....................................................................................... 65
    • WEG – Transformando Energia em Soluções5 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais 1 NORMAS TÉCNICAS 1.1.1 INTRODUÇÃO Qualquer produto ou serviço deve obrigatoriamente ser ofertado em concordância com as normas brasileiras. Para o desenvolvimento de projetos de instalações elétricas não é diferente afinal uma série de precisões e prescrições devem ser seguidos para garantir a perfeita funcionalidade do sistema instalado e a segurança às pessoas que ficarão sujeitas às ações deste. Dentre todas as normas utilizadas pode-se citar as da ABNT, com validade nacional, as regulamentadas pelo ministério do trabalho, as da ANEEL e das concessionárias com validade local. 1.1.2 NORMA ABNT NBR 5410 As normas editadas pela ABNT são de uso obrigatório para projetistas, fabricantes de equipamentos ou construtores. O não uso das normas pode acarretar em multas no caso de falhas na instalação. A norma NBR 5410 trata de instalações elétricas de baixa tensão a qual se aplica a circuitos alimentados com tensão nominal de até 1000V em corrente alternada (até 400Hz) ou 1500V em corrente contínua. A norma deve ser aplicada a instalações novas ou em reformas de edificações residenciais, comerciais, agropecuárias ou industriais. Deve ser utilizada em edificações, mas também em áreas externas como em campings, trailers, marinas, canteiros de obras, feiras, exposições ou outras instalações temporárias. Vale ressaltar que a NBR 5410 não se aplica a determinados setores como, por exemplo, projetos de iluminação pública e cercas eletrificadas. É importante atentar-se, também, para situações onde a aplicação desta norma deve vir associada ao uso de
    • WEG – Transformando Energia em Soluções6 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais outras normas complementares devido à especificidade da instalação ou pela exigência de questões complementares. 1.1.3 NORMAS REGULAMENTADORAS DO MINISTÉRIO DO TRABALHO As normas do ministério do trabalho devem obrigatoriamente ser obedecidas pelos projetistas. Dentre as normas mais conhecidas e utilizadas cita-se a NR10 que trata da segurança em serviços de eletricidade e a NR 17 que trata de ergonomia. Como a norma regulamentadora NR 10 é a mais tratada quando se trata de serviços, vale conhecer um pouco mais sobre os pontos relativos a concepção de um projeto e que devem ser seguidas. As recomendações a seguir são os principais pontos que devem ser observados para que um projeto tenha em sua composição os quesitos importantes e que levam em conta preservar a integridade da vida humana. • Especificar dispositivos de desligamento de circuito com recursos que impeçam a reenergização indevida; • Todos os dispositivos de desligamento e proteção devem obrigatoriamente ser de ação simultânea, ou seja, é vedado o uso de dispositivos unipolares associados para proteção e seccionamento de um circuito com mais de uma fase; • O projeto deve levar em conta o espaço de segurança em torno dos componentes da instalação para uma adequada manutenção, além disso, deve levar em conta as influências externas a que a instalação estará submetida (chuva, poeira, materiais inflamáveis ou explosivos, etc.); • Deve ser anotada em planta ou memorial a competências das pessoas que terão acesso às áreas da instalação ou a equipamentos específicos e às medidas de proteção adotadas;
    • WEG – Transformando Energia em Soluções7 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais • Os circuitos elétricos com finalidades diferentes (comunicação, sinalização, força, controle, tração) devem ser identificados e instalados separadamente. O compartilhamento só será aceito mediante o uso de ações que garantam a segurança dos usuários; • O projeto deve definir o esquema de aterramento, a disponibilidade do condutor neutro e o de proteção e forma de conexão à terra das partes condutoras não energizadas; • Devem ser utilizadas chaves de aterramento automático quando for tecnicamente necessário para o desligamento seguro de um circuito; • Todo o projeto deve prever espaços e os acessos necessários para o aterramento temporário; • O projeto elétrico deverá ser mantido atualizado e disponível para todos os interessados; • O projeto elétrico deve obedecer às normas técnicas, normas regulamentadoras de saúde e segurança no trabalho e ser assinado por profissional habilitado. O memorial descritivo deve conter, entre outros, os seguintes itens: • Características da proteção contra choques elétricos e outros riscos adicionais; • Padronização na indicação da situação ou estado dos dispositivos de manobra , por exemplo: “verde – D – desligado” ou “vermelho – L – ligado”; • Descrição da metodologia adotada para identificação dos circuitos, equipamentos e estruturas, incluindo convenções adotadas para letras, cores e números, além da explicação sobre o meio físico utilizado (anilhas, plaquetas, etiquetas), a sua localização e finalidade; • Recomendações, restrições e advertências sobre o acesso de pessoas (autorizadas ou não) à instalação e seus componentes;
    • WEG – Transformando Energia em Soluções8 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais • Descrição do princípio de funcionamento dos dispositivos de proteção responsáveis por garantir a proteção das pessoas; • Descrição dos critérios de escolha e dimensionamento dos componentes da instalação de tal forma que seja garantida a compatibilidade, entre eles a instalação elétrica, como um todo; • Os projetos devem levar em conta a NR 17 – Ergonomia com relação às condições de iluminação e a posição de trabalho nas atividades de instalação, manutenção e operação. 2 SISTEMAS DE ATERRAMENTO Dentro do quesito segurança, um dos pontos que se deseja evitar a todo instante é o chamado “choque elétrico”. Para evitar os riscos da eletricidade à vida humana existe uma série de ações que podem ser tomadas como, por exemplo a instalação de equipamentos de proteção contra choques elétricos, uso de equipamentos de proteção individuais, sinalização ao longo de pontos de alimentação, dentre outros. Uma das proteções indispensáveis é o que chamamos de aterramento, que nada mais é que a ligação de um condutor a terra. O aterramento possui duas funções e, preferencialmente devem estar combinadas formando um aterramento único. A primeira das funções é o aterramento funcional que consiste na ligação de um dos condutores do sistema (geralmente o neutro) com o objetivo de garantir o funcionamento correto, seguro e confiável da instalação. A segunda função é a ligação das massas e dos elementos estranhos à instalação para escoar as possíveis correntes de fuga e de curto-circuito para a terra. Sendo que o aterramento é parte importante do sistema elétrico, vale conhecer a tabela que traz as informações dos possíveis esquemas, de acordo com a NBR 5410.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções9 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Esquema Descrição Possui um plano de alimentação diretamente aterrado, sendo as massas ligadas a este ponto por condutores de proteção. Variação Situação dos condutores neutro e proteção S O condutor neutro (N) e o condutor de proteção (PE) são separados. C As funções de neutro (N) e proteção (PE) são combinadas em um único condutor (PEN). TN C-S As funções de neutro (N) e de proteção (PE) são combinadas em um único condutor (PEN) em parte da instalação. TT Possui um ponto da alimentação diretamente aterrado, estando as massas ligadas a um ponto de aterramento independente. IT Nenhum ponto da alimentação é diretamente aterrado (sistema isolado ou aterrado por impedância), estando, no entanto, as massas diretamente aterradas Tabela 1 – Esquemas de aterramento Figura 1 - Variações dos esquemas de aterramento
    • WEG – Transformando Energia em Soluções10 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais 3 PROTEÇÃO EM INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 3.1 INTRODUÇÃO As instalações elétricas estão constantemente sujeitas a ações, muitas vezes involuntárias e incontroláveis e que podem trazer danos ao circuito instalado. Visando garantir a integridade e funcionalidade do todo, assim como proporcionar segurança, componentes para proteção são inseridos nas instalações. Tais componentes devem ser escolhidos de maneira eficiente a fim de que se tenha uma proteção eficaz e assim evitar qualquer dano ao patrimônio, bem como prejuízos devido a interrupção de fornecimento. 3.2 PROTEÇÃO DE CIRCUITOS Os circuitos elétricos são basicamente compostos de condutores e equipamentos. Os dispositivos de proteção, os quais também fazem parte dos circuitos são as peças indispensáveis para que danos venham ocorrer em uma instalação. As proteções, das quais os dispositivos de proteção nos trazem são ditas, principalmente como as proteções contra sobrecarga, contra curto-circuito ou contra choques elétricos. Os equipamentos de proteção contra sobrecarga são aqueles que evitam os danos oriundos de correntes anormais ao circuito. Quando um curto-circuito acontece, a corrente que circula atinge valores bastante altos e deve ser interrompida rapidamente, mas mesmo assim a corrente de curto-circuito e a corrente de sobrecarga são interrompidas pelo mesmo componente. Para a proteção da vida humana utiliza- se outro componente que interrompe o circuito a partir de valores de corrente na ordem dos miliampéres. Dependendo do tipo de proteção que se quer são utilizados os seguintes dispositivos: - sobrecarga: relés de sobrecarga ou disjuntores termomagnéticos; - curto-circuito: fusíveis, disjuntores magnéticos;
    • WEG – Transformando Energia em Soluções11 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais - choques elétricos: dispositivos residuais; Antes de se falar, mais amplamente, sobre cada um dos componentes de proteção vale analisar alguns conceitos importantes e que fazem parte dos dispositivos de proteção. 3.2.1 CORRENTE NOMINAL A corrente nominal é a corrente necessária para o funcionamento da carga e também aquela que circula nos disjuntores sem que esta perceba uma elevação de temperatura capaz de interromper a alimentação do circuito. Observando a carga instalada no circuito, corrente nominal é aquela indicada na placa de identificação da mesma ou em seu manual de instruções. Do ponto de vista de um disjuntor, a corrente nominal é a soma das correntes nominais de todas as cargas instaladas no mesmo e das quais são efetuadas as proteções. Equipamentos de proteção também possuem corrente nominal, indicada no corpo do produto, na bula ou no catálogo 3.2.2 SOBRECORRENTE As correntes acima dos valores nominais são aquelas que chamamos de sobrecorrentes. As sobrecorrentes podem ocorrer devido a uma sobrecarga ou um curto-circuito. 3.2.2.1 CORRENTE DE SOBRECARGA A corrente de sobrecarga também é uma forma de sobrecorrente. Esta aparece, normalmente, por alguma falta no circuito ou por imprudência do usuário. As correntes de sobrecargas são aquelas um pouco acima da nominal e devido a sua ação desencadeiam o efeito joule suficiente para atuar em lâminas bimetálicas (como os relés de sobrecarga, ou em disjuntores termomagnéticos) e assim trazer o desligamento do circuito.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções12 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais 3.2.2.2 CORRENTE DE CURTO-CIRCUITO É uma sobrecorrente de alta intensidade que aparece devido a falhas graves na instalação como, por exemplo, as falhas na isolação para o terra, para o neutro ou entre fases. A intensidade da corrente curto-circuito, quando não limitada traz sérios danos a instalação e equipamentos, podendo causar incêndios, tudo isso por alcançar valores muito superiores aqueles que os condutores suportam. 3.2.3 CORRENTE DE PROJETO É a corrente utilizada para dimensionamento de condutores. Considera-se como a máxima corrente prevista em um circuito sob condições normais de funcionamento. 3.2.4 CORRENTE DE INTERRUPÇÃO Significa o maior valor de corrente de curto-circuito que um componente de proteção é capaz de interromper sem colar os contatos ou explodir. Este valor de corrente depende da tensão que está sendo aplicada e é indicada na placa de identificação do produto, em kA, sendo garantido pelo fabricante em conformidade com os ensaios normalizados. As correntes de interrupção dos dispositivos de proteção são escolhidas de acordo com as correntes de curto-circuito presumidas. 3.3 DISJUNTOR TERMOMAGNÉTICO
    • WEG – Transformando Energia em Soluções13 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Como o próprio nome já diz, o disjuntor termomagnético é um dispositivo de proteção contra os efeitos do curto-circuito (devido a ação magnética) e também proteção contra sobrecarga (devido a contribuição do movimento relativo das lâminas bimetálicas). Internamente é composto por uma série de peças mecânicas que juntas pode atuar, quando solicitado, devido a uma intervenção manual ou pelos efeitos que a corrente elétrica traz. Dentre as três funções básicas do disjuntor tem-se: a) Manobra manual: permite energizar e desenergizar os circuitos operando como interruptor. Ideal para intervenções em manutenções ou instalações de equipamentos; b) Disparo térmico: oferecer proteção aos condutores ou mesmo aparelhos através do seu dispositivo térmico (lâminas bimetálicas); c) Disparo magnético: proteger a fiação contra os efeitos das correntes de curto-circuito por meio do dispositivo magnético. Observando o conteúdo interno do disjuntor termomagnético é possível entender melhor o funcionamento. Fig. 2 – vista interna do minidisjuntor MDW De acordo com o esquema apresentado, visualiza-se que o circuito série do disjuntor termomagnético traz um único caminho para a corrente elétrica. Este aspecto permite que as proteções, tanto térmica como a magnética, monitorem os efeitos Joule e atuem caso alguma anormalidade ocorra.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções14 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Basicamente, a proteção térmica atua quando os valores de corrente que circulam pelo disjuntor são apenas um pouco acima da nominal. Neste momento o movimento relativo das lâminas bimetálicas atuará na trava mecânica que efetua a abertura dos contatos do disjuntor. Para a proteção magnética, tem-se que valores de corrente muito acima do especificado para o equipamento de proteção criam um campo magnético forte o suficiente para que a atuação da trava mecânica seja instantânea. 3.3.1 O MINIDISJUNTOR TERMOMAGNÉTICO MDW As curvas de comportamento do minidisjuntor termomagnético são semelhantes ao que se apresenta na figura 3. Figura 3 – Curva termomagnética do disjuntor MDW O minidisjutor MDW atende as curvas características de disparo B e C, conforme norma IEC 60898, podendo ser utilizada nas mais variadas aplicações: * Curva B: O minidisjuntor de curva b tem como característica principal o disparo instantâneo para corrente entre 3 a 5 vezes a corrente nominal. Sendo assim, são aplicados principalmente na proteção de circuitos com características resistivas ou com
    • WEG – Transformando Energia em Soluções15 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais grandes distâncias de cabos envolvidos. Ex. lâmpadas incandescentes, chuveiros, aquecedores elétricos, etc; * Curva C: O minidisjuntor de curva C tem como característica o disparo instantâneo para correntes entre 5 a 10 vezes a corrente nominal. Sendo assim, são aplicados para a proteção de circuitos com instalação de cargas indutivas. Ex.: lâmpadas fluorescentes, geladeiras, máquinas de lavar, etc. Figura 4 – Disjuntor MDW monopolar, bipolar e tripolar As instalações elétricas são compostas por cargas de comportamentos diferentes,portanto o profissional deve estar atento ao definir os dispositivos de proteção. A especificação incorreta da curva de disparo pode provocar atuações indesejadas dos disjuntores, interrompendo alimentações em momentos inadequados, provocando insatisfação do usuário, podendo inclusive, causar danos à instalação e equipamentos. Para especificação correta dos disjuntores eletromagnéticos o projetista deve levar em consideração os seguintes itens: • Número de pólos; • Corrente nominal; • Tensão nominal; • Freqüência; • Capacidade de interrupção. Uma observação importante relativa ao número de pólos do disjuntor termomagnético: Não é possível formar um disjuntor bipolar interligando as manoplas de dois disjuntores monopolares, pois isso não assegura o seccionamento simultâneo
    • WEG – Transformando Energia em Soluções16 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais de todos os condutores de fase. O disjuntor bipolar possui um intertravamento interno do mecanismo de disparo. Em se tratando das capacidades de interrupção dos minidisjuntores termomagnéticos WEG, tem-se os seguintes valores, os quais estão em conformidade com as normas NBR 60898 e NBR60947-2 de acordo com o que é apresentado na tabela 2. Norma Corrente Nominal Capacidade de Interrupção 2 e 4 A 1,5 kA NBR 60898 6 a 100 A 3 kA 2 e 4 A 1,5 kA NBR 60947-2 6 a 100 A 5 kA Tabela 2 – Valores de corrente de interrupção dos disjuntores MDW Para definição da capacidade de interrupção as normas determinam ciclos de ensaio estabelecidos conforme a seguir: NBR 60898 – open/time/close/open/time/close/open NBR 60947-2 – open/time/close/open O ciclo da norma 60898 é mais severo por se tratar de aplicações tipicamente residenciais e operadas por leigos. Uma das principais vantagens do disjuntor termomagnético é a possibilidade de rearme em caso de atuação por sobrecarga ou curto-circuito. 3.3.2 O DISJUNTOR TERMOMAGNÉTICO DWP Para os casos onde as correntes nominais possuem valores superiores a 100A pode ser utilizado um disjuntor termomagnético linha DWP. Complementando a linha dos minidisjuntores termomagnéticos, o disjuntor DWP é aplicado em instalações prediais para correntes nominais na ordem de 100A a 225A.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções17 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Figura 5 – Disjuntor termomagnético DWP Outra característica do disjuntor para o segmento predial DWP é a corrente de interrupção igual a 12kA em 380V. A característica termomagnética pode ser observada a partir do gráfico da figura 6. Figura 6 – Curva do Disjuntor termomagnético DWP 3.3.3 O DISJUNTOR MOTOR MPW O disjuntor-motor MPW é uma solução compacta para proteção do circuito elétrico e partida/proteção de motores até 20cv, 380 V/440 V. Possui alta capacidade de interrupção, permitindo sua utilização mesmo em instalações com elevado nível de corrente de curto-circuito. Assegura total proteção ao circuito elétrico e ao motor através de seus disparadores térmico (ajustável para proteção contra sobrecargas e dotado de mecanismo diferencial
    • WEG – Transformando Energia em Soluções18 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais com sensibilidade a faltas de fase) e magnético (calibrado em 12xIn para proteção contra curtos-circuitos). Seu acionamento é rotativo e possui indicação de disparo (TRIP), permitindo ao operador a visualização do desligamento manual do disjuntor ou de seu disparo via mecanismo de proteção. A manopla de acionamento pode ser bloqueada com cadeado ou similar na posição “desligado”, garantindo assim segurança em manutenções. O emprego do disjuntor-motor é ideal para circuitos nos quais há motores envolvidos devido a possibilidade de ajuste da proteção térmica (mesma característica dos relés de sobrecarga). Há alguns modelos diferentes de disjuntor-motor MPW, conforme é possível observar na figura 7. Figura 7 – Disjuntor-motor MPW e suas respectivas correntes A especificação do disjuntor-motor é realizada de maneira bastante simples através das faixas de ajuste disponíveis para os quatro modelos de disjuntor. 3.4 DIMENSIONAMENTO DE DISJUNTORES 0,10 10 16 32 55 65 100 Ajuste de corrente (A) MPW16 MPW25 MPW65 MPW100
    • WEG – Transformando Energia em Soluções19 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais A NBR 5410 impõe condições que devem ser cumpridas para que haja perfeita coordenação entre os condutores vivos de um circuito e o dispositivo que protege contra correntes de sobrecarga e curtos-circuitos. Como se sabe os disjuntores protegem contra a ação das altas correntes provenientes de curtos-circuitos que possam ocorrer, mas também protegem contra as ações de correntes anormais que aparecem devido a sobrecarga nas instalações. Analisando a condição de sobrecarga, faz-se necessário proteger os condutores e equipamentos ligados a ele através do dispositivo que atendam as seguintes condições: Onde: IB = corrente de projeto do circuito, em ampéres (A); In = corrente nominal do dispositivo de proteção (ou corrente de ajuste, para dispositivos ajustáveis), nas condições previstas para sua instalação, em ampéres (A); Iz = capacidade de condução de corrente dos condutores, nas condições previstas para a sua instalação, submetidos aos valores de correção eventuais. Onde: Iz = corrente corrigida, em ampéres (A); Ic = capacidade limite de condução de corrente do condutor, em ampéres (A)-tabela 4; FCA = Fator de correção de agrupamento dos circuitos - tabela 6; FCT = Fator de correção de temperatura - tabela 5. Para que seja conhecida a capacidade de condução de corrente de cada condutor é necessário, antes, conhecer os tipos de instalações. Para isto é apresentada a tabela número 3 a seguir: Método de Instalação Número Método de referência a utilizar para a capacidade de condução de Descrição znB III ≤≤ FCTFCAII Cz ××=
    • WEG – Transformando Energia em Soluções20 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais corrente 1 A1 Condutores Isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante 2 A2 Cabo multipolar em eletroduto de seção circular embutid o em parede termicamente isolante 3 B1 Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção circular sobre parede ou espaçado desta menos de 0,3 vezes o diâmetro do eletroduto 4 B2 Cabo multipolar em eletroduto aparente de seção circular sobr e parede ou espaçado esta menos de 0,3 vezes o diâmetro do eletroduto 5 B1 Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção não-circular sobre parede 6 B2 Cabo multipolar em eletroduto aparente de seção não -circular sobre parede 7 B1 Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seção circular embutido em alvenaria 8 B2 Cabo multipolar com eletroduto de seção circular embutido em alvenaria 11 C Cabos unipolares ou cabo multipolar sobre parede ou espassado desta menos de 0,3 vezes o diâmetro do cabo 11A C Cabos unipolares ou cabo multipolar fixado direta mente no teto. 11B C Cabos unipolares ou cabo multipolar afast ado do teto mais de 0,3 vezes o diâmetro do cabo. 12 C Cabos unipolares ou cabo multipolar em bandeja não perfurada, perfurada ou prateleira. 13 E (multipolar) F (unipolares) Cabos unipolares ou cabo multipolar em bandeja perfurada, na horizontal ou vertical 14 E (multipolar) F (unipolares) Cabos unipolares ou cabo multipolar sobre suportes horizontais, el etrocalha armada ou tela. 15 E (multipolar) F (unipolares) Cabos unipolares ou cabo multipolar asfastado(s) da parede mais de 0,3 vezes o diâmetro do cabo. 16 E (multipolar) F (unipolares) Cabos unipolares ou cabo multipolar com leito. 17 E (multipolar) F (unipolares) Cabos unipolares ou cabo multipolar suspenso(s) por cabo de suporte, incorporado ou não. 18 G Condutores nus ou isolados sobre isoladores. 21 1,5De•V<5De B2 5De•V<50De B1 Cabos unipolares ou cabos multipolares em espaço de construção, sejam eles lançados diretamente sobre a superfície do espaço de construção, sejam instalados em suportes ou condutos abertos (bandeja, prateleira, tela ou leito) dispostos no espaço de construção.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções21 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Método de Instalação Número Método de referência a utilizar para a capacidade de condução de corrente Descrição 22 1,5De•V<20De B2 V•20De B1 Condutores isolados em eletroduto d seção circular em espaço de construção. 23 B2 Cabos unipolares ou cabo multipolar em eletroduto de seção circular em espaço de construção. 24 1,5De•V<20De B2 V•20De B1 Condutores isolados em eletroduto de seção não -circular em espaço de construção. 25 B2 Cabos unipolares ou cabo multipolar em eletroduto de seção não-circular ou eletrocalha em espaço de construção. 26 1,5De•V<5De B2 5De•V<50De B1 Condutores isolados em eletroduto de seção não -circular embutido em alvenaria. 27 B2 Cabos unipolares ou cabo multipolar em eletroduto de seção não -circular embutido em alvenaria. 31 32 B1 Condutores isolados ou cabos unipolares em eletrocalha sobre parede em percurso horizontal ou vertical. 31A 32A B2 Cabo multipolar em eletrocalha sobre parede em percurso horizontal ou vertical. 33 B1 Condutores isolados ou cabos unipolares em canaleta fechada embutida no piso. 34 B2 Cabo multipolar em canaleta fechada embutida no piso. 35 B1 Cond. isolados ou cabos unipolares em eletrocalha ou perfilado suspenso. 36 B2 Cabo multipolar em eletrocalha ou perfila do suspenso. 41 1,5De•V<20De B2 V•20De B1 Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seção circular contido em canaleta fechada com percurso horizontal ou vertical. 42 B1 Condutores isolados em eletroduto de seção circular contido em canale ta ventilada embutida no piso. 43 B1 Cabos unipolares ou cabo multipolar em canaleta ventilada embutida no piso 51 A1 Cabo multipolar embutido diretamente em parede termicamente isolante. 52 C Cabos unipolares ou cabo multipolar embutidos diretamente em alvenaria sem proteção mecânica adicional. 53 C Cabos unipolares ou cabo multipolar embutido diretamente em alvenaria com proteção mecânica. 61 D Cabo mutltipolar em eletroduto (de seção circular ou não) ou em canaleta não-ventilada enterrada. 61A D Cabos unipolares em eletrodutos (de seção não -circular ou não em canaleta não ventilada aterrada. 63 D Cabos unipolares ou cabo multipolar diretamente enterrado, com proteção mecânica adicional. 71 A1 Condutores isolados ou cabos unipolares em moldura. 72 72A B1 B2 72 – condutores isolados ou cabos unipolares em canaleta provida de separações sobre parede. 72A – Cabo multipolar em canaleta provida de separações sobre parede.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções22 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais 73 A1 Condutores isolados em eletroduto, cabos unipolares ou cabo multipolar embutido em caixilho de porta. 74 A1 Condutores isolados em eltroduto, cabos unipolares ou cabo multipolar embutido em caixilho de janela. 75 75A B1 B2 75 – Condutores isolados ou cabos unipolares em canaleta embutida em parede. 75A – Cabo multipolar em canaleta embutida em parede. Tabela 3 – tipos de linhas elétricas (fo nte NBR 5410) Conhecendo os tipos de instalações elétricas é possível observar qual o valor de capacidade de corrente de cada seção nominal dos condutores. Para isso é apresentado a seguir as tabelas referente aos condutores de cobre ou alumínio com isolação em PVC ou Polietileno reticulado (XLPE). Condutores de cobre com isolação PVC, temperatura condutor 70ºC e Temp. Ambiente 30ºC Métodos de Referência (indicado s na tabela 3) A1 A2 B1 B2 C D Número de Condutores Carregados Seções Nominais mm² 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 0,5 7 7 7 7 9 8 9 8 10 9 12 10 0,75 9 9 9 9 11 10 11 10 13 11 15 12 1 11 10 11 10 14 12 13 12 15 14 18 15 1,5 14,5 13,5 14 13 17,5 15,5 16,5 15 19,5 17,5 22 18 2,5 19,5 18 18,5 17,5 24 21 23 20 27 24 29 24 4 26 24 25 23 32 28 30 27 36 32 38 31 6 34 31 32 29 41 36 38 34 46 41 47 39 10 46 42 43 39 57 50 52 46 63 57 63 52 16 61 56 57 52 76 68 69 62 85 76 81 67 25 80 73 75 68 101 89 90 80 112 96 104 86 35 99 89 92 83 125 110 111 99 138 119 125 103 50 119 108 110 99 151 134 133 118 168 144 148 122 70 151 136 139 125 192 171 168 149 213 184 183 151 95 182 164 167 150 232 207 201 179 258 223 216 179 120 210 188 192 172 269 239 232 206 299 259 246 203 150 240 216 219 196 309 275 265 236 344 299 278 230 185 273 245 248 223 353 314 300 268 392 341 312 258 240 321 286 291 261 415 370 351 313 461 403 361 297 300 367 328 334 298 477 426 401 358 530 464 408 336 400 438 390 398 355 571 510 477 425 634 557 478 394 500 502 447 456 406 656 587 545 486 729 642 540 445 630 578 514 526 467 758 678 626 559 843 743 614 506 800 669 593 609 540 881 788 723 645 978 865 700 577 1000 767 679 698 618 1012 906 827 738 1125 996 792 652 0,5 10 9 10 9 12 10 11 10 12 11 14 12 0,75 12 11 12 11 15 13 15 13 16 14 18 15 1 15 13 14 13 18 16 17 15 19 17 21 17 1,5 19 17 18,5 16,5 23 20 22 19,5 24 22 26 22 2,5 26 23 25 22 31 28 30 26 33 30 34 29 4 35 31 33 30 42 37 40 35 45 40 44 37 6 45 40 42 38 54 48 51 44 58 52 56 46
    • WEG – Transformando Energia em Soluções23 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Condutores de cobre com isolação PVC, temperatura condutor 70ºC e Temp. Ambiente 30ºC Métodos de Referência (indicados na tabela 3) A1 A1 A1 A1 A1 A1 Número de Condutores Carregados Seções Nominais mm² 2 2 2 2 2 2 10 61 54 57 51 75 66 69 60 80 71 73 61 16 81 73 76 68 100 88 91 80 107 96 95 79 25 106 95 99 89 133 117 119 105 138 119 121 101 35 131 117 121 109 164 144 146 128 171 147 146 122 50 158 141 145 130 198 175 175 154 209 179 173 144 70 200 179 183 164 253 222 221 194 269 229 213 178 95 241 216 220 197 306 269 265 233 328 278 252 211 120 278 249 253 227 354 312 305 268 382 322 287 240 150 318 285 290 259 407 358 349 307 441 371 324 271 185 362 324 329 295 464 408 395 348 506 424 363 304 240 424 380 386 346 546 481 462 407 599 500 419 351 300 486 435 442 396 628 553 529 465 693 576 474 396 400 579 519 527 472 751 661 628 552 835 692 555 464 500 664 595 604 541 864 760 718 631 966 797 627 525 630 765 685 696 623 998 879 825 725 1122 923 711 596 800 885 792 805 721 1158 1020 952 837 1311 1074 811 679 1000 1014 908 923 826 1332 1173 1088 957 1515 1237 916 767 Tabela 4 – tabela de condução de corrente para isolação PVC e XLPE (fonte NBR 5410) Para que seja conhecida a corrente corrigida utilizada no dimensionamento é importante utilizar o fator de correção de temperatura (FCT). Como na grande maioria das aplicações a temperatura ambiente é diferente daquela apresentada pelo fabricante dos condutores e utilizada no momento do ensaio do produto, é muito importante realizar a correção da capacidade de corrente para a temperatura na qual o circuito é submetido. A tabela 5 auxilia na correção de temperatura: Isolação PVC EPR ou XLPE PVC EPR ou XLPETemperatura (ºC) Ambiente Do Solo 10 1,22 1,15 1,10 1,07 15 1,17 1,12 1,05 1,04 20 1,12 1,08 1,00 1,00 25 1,06 1,04 0,95 0,96 30 1,00 1,00 0,89 0,93 35 0,94 0,96 0,84 0,89 40 0,87 0,91 0,77 0,85 45 0,79 0,87 0,71 0,80 50 0,71 0,82 0,63 0,76 55 0,61 0,76 0,55 0,71 60 0,50 0,71 0,45 0,65 65 - 0,65 - 0,60 70 - 0,58 - 0,53 75 - 0,50 - 0,46 80 - 0,41 - 0,38 Tabela 5 – Fatores de correção para temperaturas ambientes dif erentes de 30ºC para cabos não enterrados e de 20ºC (temperatura do solo) para linhas subterrâneas (fonte NBR 5410)
    • WEG – Transformando Energia em Soluções24 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Finalmente, para que a corrente corrigida Iz seja calculada faz-se necessário aplicar o fator de correção de agrupamento (tabela 6). Isto se faz importante e essencial pois a maioria dos circuitos é alojado em bandejas ou eletrodutos agrupados com outros cabos ou ainda em eletrodutos enterrados. Os fatores de correção de agrupamento são aplicáveis a grupos homogêneos de cabos uniformemente carregados. Quando a distância horizontal entre os cabos adjacentes superior ao dobro de seu diâmetro externo, não é necessário aplicar nenhum fator de redução. O número de circuitos ou cabos com o qual se consulta a tabela refere-se: - à quantidade de grupos de dois ou três condutores isolados ou cabos unipolares, cada grupo constituindo um circuito (supondo-se um só condutor por fase, isto é, sem condutores em paralelo), e/ou - à quantidade de cabos multipolares que compõem o agrupamento, qualquer que seja essa composição (só condutores isolados, só cabos unipolares, só cabos multipolares ou qualquer combinação). Número de circuitos ou de cabos multipolares Ref. Forma de agrupamento dos condutores 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a 11 12 a 15 16 a 19 •20 1 Em feixe; ao ar livre ou sobre superfície; embutidos;em conduto fechado 1,00 0,80 0,70 0,65 0,60 0,57 0,54 0,52 0,50 0,45 0,41 0,38 2 Camada única sobre parede, piso, ou em bandeja não perfurada ou prateleira 1,00 0,85 0,79 0,75 0,73 0,72 0,72 0,71 0,70 3 Camada única no teto 0,95 0,81 0,72 0,68 0,66 0,64 0,63 0,62 0,61 4 Camada única em bandeja perfurada 1,00 0,88 0,82 0,77 0,75 0,73 0,73 0,72 0,72 5 Camada única em leito, suporte 1,00 0,87 0,82 0,80 0,80 0,79 0,79 0,78 0,78 Tabela 6 – Fatores de correção com relação ao agrupamento de cabos (fonte NBR 5410) De acordo com o que se observa na fórmula abaixo, pode-se afirmar que:
    • WEG – Transformando Energia em Soluções25 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais As correntes características do conjunto condutores-dispositivo de proteção devem atender às seguintes condições: a) A corrente nominal do dispositivo de proteção, In, não deve ser inferior a corrente de projeto do circuito, IB; assim evita-se a atuação do dispositivo quando o circuito funciona normalmente. b) A corrente nominal do dispositivo de proteção, In, não deve ser superior a capacidade de condução de corrente Iz, dos condutores; assim o disjuntor deve ficar sobrecarregado quando ocorrer uma sobrecarga no circuito. c) A corrente de projeto do circuito, IB, não deve ser superior a capacidade de condução de corrente dos condutores, Iz. 3.5 DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO À CORRENTE DIFERENCIAL-RESIDUAL Segurança é um dos assuntos mais discutidos pelos profissionais da eletricidade e para atendê-la algumas ações devem ser obrigatoriamente tomadas, de acordo com o que trata a norma regulamentadora NR10. Assim como atitudes seguras repercutem em benefícios quando o assunto tratado é “cuidar da vida”, a instalação de dispositivos de proteção à corrente diferencial-residual também contribuem, e muito, com o tema em questão. A Norma NBR 5410 torna explicita a obrigatoriedade da instalação dos dispositivos de proteção DR’s, sendo exigidas em tais condições: a) Em circuitos que sirvam a pontos de utilização situados em locais contendo banheira ou chuveiro; b) Em circuitos que alimentem tomadas de corrente situadas em áreas externas à edificação; c) Em circuitos de tomadas de corrente situadas em áreas internas que possam vir a alimentar equipamentos no exterior; znB III ≤≤
    • WEG – Transformando Energia em Soluções26 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais d) Em circuitos que sirvam a pontos de utilização em cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e demais dependências internas molhadas em uso normal ou sujeitas a lavagens. Há alguns casos onde o uso dos dispositivos DR não são recomendados, e também não exigidos pela norma, como por exemplo, em instalações de salas de cirurgias ou serviços de segurança, quando pode ocorrer o desligamento de congeladores por atuação intempestiva da proteção associada à hipótese de ausência prolongada de pessoas significando em perdas ou conseqüências sanitárias relevantes. Para estas situações, análises mais apuradas devem ser realizadas, sempre com o intuito de primar pela segurança. Vale lembrar que em alguns casos o DR utilizado deve ter a característica de alta imunidade a perturbações. 3.5.1 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO DR A maneira como o DR funciona é semelhante a forma como um transformador opera. No caso do transformador há um enrolamento primário que é alimentado com determinado valor de tensão (tensão alternada) e devido a Lei de Faraday ocorre o aparecimento de tensão induzida no secundário. De acordo com Faraday, “Um condutor submetido a ação de um fluxo magnético variável, tem em seus terminais o aparecimento de uma tensão”. O DR monitora constantemente as correntes de entrada e saída e a partir da análise vetorial dos efeitos criados por estas pode ocorrer a atuação do dispositivo e com isso o seccionamento do circuito, efetuando a proteção. Observando as figuras 7 e 8 fica fácil compreender a forma como acontece a operação do dispositivo residual DR. Na figura 8 está representado um circuito com a isolação perfeita e, portanto, sem fuga de corrente. Por este motivo o sensor de corrente mantém os contatos principais dt d V φ −=
    • WEG – Transformando Energia em Soluções27 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais do DR fechados mantendo a alimentação. O sensor de corrente consiste em uma bobina magnetizada (contanto que nenhuma fuga de corrente esteja presente) que mantém o contato na posição fechada. Figura 8 – DR sem corrente de fuga Figura 9 – DR com corrente de fuga Como é possível observar na figura, não havendo fuga de corrente a soma vetorial das correntes é igual a zero, resultando em um fluxo magnético nulo no toróide. Por esta razão o DR mantém o circuito energizado. A partir do momento em que ocorrer uma fuga de corrente a soma vetorial desta deixa de ser nula e devido ao aparecimento do fluxo magnético no toróide tem-se a atuação do sensor de corrente e por fim o seccionamento do circuito (figura 9). Os dispositivos residuais DR’s operam devido a fugas de corrente na ordem de miliampéres. 3.5.2 ESCOLHA E INSTALAÇÃO DE DISPOSITIVOS DR Para a escolha do DR algumas características devem ser observadas, as quais são sensibilidade, corrente nominal, número de pólos (bipolar ou tetrapolar). Para que a escolha do dispositivo DR adequado seja efetuada, vale se observar cada um dos tópicos alavancados.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções28 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais 3.5.2.1 SENSIBILIDADE Basicamente, os dispositivos diferenciais DR são classificados entre os tipos de alta e baixa sensibilidade. Os DR’s de alta sensibilidade são aqueles utilizados em instalações residenciais, cuja corrente diferencial-residual é de até 30mA e é o ideal para proteger pessoa contra choques elétricos (contato diretos ou falhas na isolação/aterramento ou até mesmo inexistência do condutor de proteção), mesmo em condições desfavoráveis. Os DR’s de baixa sensibilidade, ao contrario dos mencionados anteriormente, são aqueles com corrente diferencial-residual superior a 30mA e são ideais para proteção contra contatos indiretos e riscos de incêndio (em locais onde haja presença de materiais inflamáveis como indústrias química e petroquímicas). De acordo com o que se pode observar na figura 10, os DR’s recomendados para residências, pois atuam exatamente nas faixas de corrente que podem trazer danos a vida humana. Este fato, aliado a informação de atuação do dispositivo em tempos inferiores a 50ms, torna evidente o motivo da exigência normativa em ralação a instalação deste produto. Figura 10 – efeitos da corrente elétrica no corpo humano (IEC 60479) Sobre a figura 10 tem-se: Região 1 – normalmente não causa nenhum efeito perceptível; Região 2 – sente-se a passagem da corrente, mas não há qualquer reação do corpo;
    • WEG – Transformando Energia em Soluções29 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Região 3 – efeito de agarramento, incômodo, porém normalmente sem seqüelas após a interrupção; Região 4 – Fibrilação ventricular, normalmente fatal. 3.5.2.2 CORRENTE NOMINAL Para a escolha da corrente nominal do DR deve-se observar a corrente nominal do disjuntor termomagnético associado. A corrente do DR deve ser, no mínimo, igual a corrente do disjuntor. Os valores de corrente nominais dos DR’s Weg podem ser conseguidos através do site http://www.weg.net ou no catálogo do produto. 3.5.2.3 NÚMERO DE POLOS Os DR’s são fabricados nas versões dois e quatro pólos, cabendo ao projetista escolher o que melhor se adapta ao sistema de distribuição adotado. A tabela 7 mostra de maneira resumida a forma de utilização destes em acordo com os sistemas. Dispositivo Diferencial-residual Sistema Bipolar Tetrapolar Monofásico a 2 condutores (fase + neutro) X Bifásicos a 2 condutores (fase + fase) X Monofásico a 3 condutores ( fase + fase + neutro) X Trifásico a 3 condutores (fase + fase + fase) X Trifásico a 4 condutores (fase + fase + fase + neutro) X Tabela 7 – Uso do DR bipolar ou tetrapolar (fonte: livro curso técnico em eletrotécnica módulo 1 pg.276) Para a instalação do DR todos os condutores do circuito devem, obrigatoriamente, passar pelo dispositivo, com exceção do condutor terra. O condutor neutro não poderá ser aterrado após ter passado pelo DR. Vale lembrar que por questões de segurança em todos os casos de utilização dos DR’s a norma prescreve que o botão de teste deve ser pulsado mensalmente a fim de o usuário verificar o perfeito funcionamento do mesmo.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções30 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais 3.5.2.4 INSTALAÇÃO DO DR Segundo a norma NBR 5410 os DR’s podem ser instalados de maneira a oferecer proteção individual, por ponto de utilização, por circuito ou por grupos de circuito, mas exige no mínimo 1 DR instalado. As figuras 11, 12 e 13 mostram os possíveis esquemas de ligação em uma instalação, de acordo com o que estabelece a norma. Figura 11 – Instalação com DR 1 Figura 12 – Instalação com DR 2
    • WEG – Transformando Energia em Soluções31 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Figura 13 – Instalação com DR 3 3.6 DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOS – DPS Os dispositivos de proteção contra surtos (DPS) são desenvolvidos para a proteção de equipamentos e instalações contra surtos e sobretensões provenientes de descargas indiretas na rede elétrica, mais comumente causadas por raios e/ou manobras no sistema elétrico. Independentemente do tipo ou da origem, as descargas geram um aumento repentino na tensão da rede – os surtos e sobretensões momentâneas – que danificam equipamentos eletro-eletrônicos e a própria instalação, trazendo muitos prejuízos. Os DPS Weg são os de classe I ou classe II, sendo que os de classe I são indicados para locais sujeitos a descargas de alta intensidade, característica típica de instalações e edifícios alimentados diretamente por rede de distribuição aérea, exposta a descargas atmosféricas. Recomenda-se a instalação do DPS classe I no ponto de
    • WEG – Transformando Energia em Soluções32 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais entrada da rede elétrica na edificação. Já para locais onde a rede elétrica não está exposta a descargas atmosféricas diretas, caso típico de instalações internas de residências e/ou edificações alimentadas por rede elétrica embutida / subterrânea, são indicados os DPS classe II. Recomenda-se sua instalação no quadro de distribuição. Para a seleção dos DPS, devem-se observar as seguintes características: • Nível de proteção; • Máxima tensão de operação contínua; • Suportabilidade a sobretensões temporárias; • Corrente nominal de descarga e corrente de impulso; • Suportabilidade a corrente de curto-circuito. Os níveis de proteção, máxima tensão de operação contínua e sobretensões temporárias são pontos normalizados relacionados à fabricação dos DPS e, portanto, devem ser atendidos pelo fabricante. Os valores de corrente de impulso e corrente nominal de descarga dos DPS são selecionados a partir das seguintes situações, conforme norma NBR 5410: • Quando o DPS for destinado à proteção contra sobretensões de origem atmosféricas transmitidas pela linha externa de alimentação e contra sobretensões de manobra, sua corrente nominal de descarga (In) não deve ser inferior a 5kA (8/20•s) para cada modo de proteção. Todavia In não deve ser inferior a 20kA (8/20•s) em redes trifásicas, ou 10kA (8/20•s) em redes monofásicas, quando o DPS for usado entre o neutro e PE; • Quando o DPS for destinado à proteção contra sobretensões provocadas por descargas atmosféricas diretas sobre a edificação ou em suas proximidades, sua corrente de impulso (Iimp) deve ser determinada com base na IEC61312-1; se o valor da corrente não puder ser determinado, Iimp não deve ser inferior a 12,5kA para cada modo de proteção. No caso de DPS usado entre neutro e PE, também deve ser determinada conforme a IEC61312-1; ou, caso o valor da corrente não possa ser determinado, Iimp não pode ser
    • WEG – Transformando Energia em Soluções33 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais inferior a 50kA para uma rede trifásica ou 25kA para uma rede monofásica. A suportabilidade à corrente de curto-circuito dos DPS deve ser igual ou superior a corrente de curto-circuito presumida no ponto em que vier a ser instalado. 3.6.1 INSTALAÇÃO DO DPS A maneira de instalação dos dispositivos de proteção contra surtos pode ser realizada de acordo como mostra a figura 14. Figura 14 – Instalação dos DPS Além do que é observado na figura 14, a NBR 5410 determina que a utilização dos DPS deva ser junto ao ponto de entrada da linha elétrica ou no quadro geral de distribuição, conforme esquema da tabela 8. A linha elétrica de energia que chega à edificação inclui o neutro? O neutro será aterrado no barramento de equipotencialização principal da edificação? F1,F2,F3 L1 PEN L2 L3 F1,F2,F3 L1 PEN L2 L3 NÃO SIM
    • WEG – Transformando Energia em Soluções34 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais NÃO Dois esquemas de conexão são possíve is. Esquema de Conexão1: Os DPS devem ser ligados a cada condutor de fase, de um lado e ao BEP ou a barra PE do quadro, do outro lado Os DPS devem ser ligados a cada condutor de fase de um lado e ao BEP ou a barra PE do quadro do outro lado Os DPS devem estar ligados a cada condutor de fase de um lado e ao condutor neutro de outro. E ainda, um dos DPS deve estar ligado ao condutor neutro de um lado e ao BEP ou à barra PE do outro lado . E ainda um DPS deve estar ligado ao condutor neutro de um lado e ao BEP ou à barra PE do outro lado . Tabela 8 – Instalação do DPS Com relação a maneira de instalar o DPS, a norma NBR 5410 determina que o comprimento dos cabos de ligação deve ser o mais curto possível, sem curvas ou laços. Os comprimentos máximos dos cabos não devem exceder a 0,5m somando as distâncias a e b da figura 15 ou simplesmente a distância b da figura 16. Quando o DPS é instalado no ponto de entrada, em situação abrigada, ou em suas proximidades, os cabos de conexão devem ser de no mínimo 4mm². Para DPS instalado em locais que deve oferecer proteção contra descargas elétricas diretas sobre a edificação a seção nominal do condutor de instalação deve ser de no mínimo 16mm². SIM
    • WEG – Transformando Energia em Soluções35 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Figura 15 – instalação DPS Figura 16 – instalação DPS especial Os DPS possuem um sinalizador de estado, localizado no frontal do dispositivo. Este sinalizador permite ao usuário perceber a necessidade de substituição do módulo de proteção. A concepção plug-in dos DPS permite que a substituição dos módulos de proteção aconteça sem a necessidade de desconectar os cabos, pois a base permanece instalada. Figura 17 - DPS 4 CHAVES DE PARTIDA Em instalações prediais é comum a montagem de chaves de partida para o acionamento de motores destinados a trabalhos de bombeamento para águas de reuso, águas pluviais, operação em cisternas ou outras aplicações. Por questões de
    • WEG – Transformando Energia em Soluções36 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais custos e facilidades de instalação, sempre que possível, a partida de um motor trifásico de gaiola, deverá ser direta, por meio de contatores. Deve ter-se em conta que para um determinado motor, as curvas de conjugado e corrente são fixas, independente da dificuldade de partida, para uma tensão constante. Nos casos em que a corrente de partida do motor é elevada podem ocorrer as seguintes conseqüências prejudiciais: • Elevada queda de tensão no sistema de alimentação da rede. Em função disto, provoca a interferência em equipamentos instalados no sistema; • O sistema de proteção (cabos, contatores) deverá ser superdimensionado, ocasionando um custo elevado; • A imposição das concessionárias de energia elétrica que limitam a queda de tensão da rede. Caso a partida direta não seja possível, devido aos problemas citados acima, pode-se usar sistema de partida indireta para reduzir a corrente de partida. Estes sistemas de partida indireta (tensão reduzida), mais comuns em instalações prediais e residenciais são: • Chave estrela-triângulo; • Partidas eletrônicas (soft-starter e inversor de frequência). Para a montagem de chaves de partida de motores há a necessidade de utilização de alguns componentes elétricos tais como fusíveis, contatores, relés de sobrecarga e relés temporizadores, sendo assim, antes de explanar-se sobre as chaves montadas vale uma breve introdução sobre os componentes anteriormente mencionados. 4.1 FUSÍVEIS São os elementos mais tradicionais para proteção contra curto-circuito de sistemas elétricos. Sua operação é baseada na fusão do “elemento fusível”, contido no seu interior. O “elemento fusível” é um condutor de pequena seção transversal, que
    • WEG – Transformando Energia em Soluções37 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais sofre, devido a sua alta resistência, um aquecimento maior que o dos outros condutores, à passagem da corrente. O “elemento fusível” é um fio ou uma lâmina, geralmente de cobre, prata, estanho, chumbo ou liga, colocado no interior de um corpo, em geral de porcelana ou esteatita, hermeticamente fechado. Possuem um indicador, que permite verificar se operou ou não; ele é um fio ligado em paralelo com o elemento fusível e que libera uma mola que atua sobre uma plaqueta ou botão, ou mesmo um parafuso, preso na tampa do corpo. Os fusíveis contêm em seu interior, envolvendo por completo o elemento, material granulado extintor; para isso utilizam-se, em geral, areia de quartzo de granulometria conveniente. A figura 18 mostra a composição de um fusível (no caso mais geral). Figura 18– Componentes de um fusível WEG O elemento fusível pode ter diversas formas. Em função da corrente nominal do fusível, ele compõe-se de um ou mais fios ou lâminas em paralelo, com trecho(s) de seção reduzida. Nele existe ainda um ponto de solda, cuja temperatura de fusão é bem menor que a do elemento e que atua por sobrecargas de longa duração. 4.1.1 FUSÍVEIS TIPOS D OU NH São dispositivos de proteção que quando usados em circuitos alimentadores de motores protegem-nos contra correntes de curto-circuito e de forma seletiva (em combinação com relés) contra sobrecargas de longa duração.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções38 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Os fusíveis podem ser classificados de acordo com diversos critérios. Destes critérios os mais usados são: a) Tensão de alimentação: alta tensão ou baixa tensão; b) Características de interrupção: ultra-rápidos ou retardados. Os fusíveis usados na proteção de circuitos de motores são da classe funcional (gL), indicando que são fusíveis com função de “proteção geral”. A característica de interrupção destes fusíveis é de efeito retardado (gG), pois os motores (cargas indutivas) no instante de partida, solicitam uma corrente diversas vezes superior à nominal e que dever ser “tolerada”. Caso fossem utilizados fusíveis com características de interrupção “ultra- rápida” estes fundiriam (queimariam), em função da corrente de partida do motor, o que não estaria de acordo com a função do fusível, pois a corrente de partida não representa nenhuma condição anormal. c) Forma construtiva dos fusíveis retardados WEG: Classificam-se basicamente em fusíveis tipos “D” e do tipo “NH”. Os fusíveis do tipo “D” (diametral – ver figura 19 (a)), são recomendados para uso tanto residencial quanto industrial. São construídos para correntes normalizadas de 2 a 63A, capacidade de ruptura de 50kA e tensão máxima 500V. Os fusíveis do tipo “NH” (alta capacidade, baixa tensão – ver figura 19 (b)), são recomendados para uso industrial e devem ser manuseados apenas por pessoal qualificado. São fabricados para correntes normalizadas de 4 a 630A, capacidade de ruptura de 120kA e tensão máxima de 500V. Na prática (por questões econômicas), costuma-se utilizar fusíveis do tipo “D” até 63A e acima deste valor fusíveis do tipo “NH”.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções39 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais (a) (b) Figura 19 – Fusíveis tipo “D” e tipo “NH” 4.1.2 DIMENSIONAMENTO DOS FUSÍVEIS No dimensionamento de fusíveis retardados, recomenda-se que sejam observados, no mínimo, os seguintes pontos: a) Devem suportar, sem fundir, o pico de corrente (Ip), dos motores durante o tempo de partida (TP). Com Ip e TP entra-se nas curvas características que se encontram nos catálogos de fusíveis; b) Devem ser dimensionados para uma corrente (IF), no mínimo 20% superior à nominal (In) do motor que irá proteger. Este critério permite preservar o fusível do “envelhecimento” prematuro, fazendo com que sua vida útil, em condições normais, seja mantida: nF I2,1I ×≥ c) Os fusíveis de um circuito de alimentação de motores devem também proteger os contatores e relés de sobrecarga e para isso o valor da corrente nominal destes deve ser menor ou igual ao valor de fusível máximo que consegue proteger o componente (encontrado no catálogo de contatores e relés de sobrecarga). FTII KII FmáxF FmáxF ≤ ≤ 4.2 CONTATORES Contator é uma chave de operação não manual, eletromagnética, que tem uma única posição de repouso e é capaz de estabelecer, conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, inclusive sobrecargas no funcionamento.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções40 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Os elementos construtivos de um contator são: Figura 20 – Contator CWM 01 - Carcaça inferior 09 - Contatos móveis auxiliares 02 - Núcleo fixo 10 - Molas de contato 03 - Anel de curto circuito 11 - Contatos fixos principais 04 – Bobina 12 - Contatos fixos auxiliares 05 - Mola de curso 13 - Parafusos com arruelas 06 - Núcleo móvel 14 - Carcaça superior 07 - Cabeçote móvel 15 – Capa 08 - Contatos móveis principais 4.2.1 DIMENSIOMANENTO DE CONTATORES A escolha de contatores merece grande atenção, pois disto dependerá o funcionamento correto dos motores e equipamentos por eles acionados, bem como, a vida útil (elétrica e mecânica) dos contatores especificada pelo fabricante.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções41 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Ao realizar a escolha de um contator, devem-se levar em consideração alguns pontos e os critérios de escolha mais importantes são: * Categoria de Emprego: A categoria de emprego determina as condições para a ligação e interrupção da corrente e da tensão nominal de serviço correspondentemente, para a utilização normal do contator, nos mais diversos tipos de aplicação para CA e CC. O catálogo de contatores traz as categorias de emprego mais importantes, sendo eles AC3(para serviço de manobras de motores com rotor de gaiola com desligamento em regime); AC4 (manobras pesadas;acionar motores com carga plena, comando intermitente, reversão a plena marcha e parada por contra corrente); AC1 (manobras de cargas resistivas puras ou pouco indutivas). * Corrente ou Potência a Acionar: São os valores de corrente nominais, ou os valores de máximos de potência de motores que podem ser acionados pelos contatores. Varia de acordo com a categoria de emprego e com o modelo do contator. Tais valores de corrente ou potência dos motores que cada contator pode suportar são descritos no catálogo do produto. * Tensão e Freqüência de Comando: Refere-se aos dados da alimentação dos terminais da bobina do contator. * Quantidade de contatos auxiliares: Quem determina a necessidade do número de contatos auxiliares é o circuito de comando. Quanto mais elaborado o circuito de comando, maior será o número de contatos auxiliares necessários para os intertravamentos e sinalizações. 4.3 RELÉS DE SOBRECARGA Relés de sobrecarga são dispositivos baseados no princípio de dilatação de partes termo-elétricas (bimetálicos). A operação de um relé está baseada nas diferentes dilatações que os metais apresentam, quando submetidos a uma variação de temperatura.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções42 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Relés de sobrecarga são usados para proteger equipamentos elétricos, como motores e transformadores, de um possível superaquecimento. O superaquecimento de um motor pode, por exemplo, ser causado por: ü Sobrecarga mecânica na ponta do eixo; ü Tempo de partida muito alto; ü Rotor bloqueado; ü Falta de uma fase; ü Desvios excessivos de tensão e freqüência da rede. Em todos estes casos citados acima, o incremento de corrente (sobrecorrente) no motor é monitorado em todas as fases pelo relé de sobrecarga, como se pode observar na figura 21. Figura 21 – Construção do Relé de Sobrecarga Na figura 21, está representado esquematicamente um relé térmico de sobrecarga. Este pode ser dividido em duas partes: Circuito principal ou de potência: É composto por uma carcaça de material isolante, três bimetais de aquecimento, alavanca de desarme, terminais de entrada (1L1, 3L2 e 5L3) e terminais de saída (2T1, 4T2 e 6T3). Circuito auxiliar ou de comando: 1 – Botão de Rearme; 2 – Contatos Auxiliares; 3 – Botão de Teste; 4 – Lâmina Bimetálica Auxiliar; 5 – Cursor de Arraste; 6 – Lâmina Bimetálica Principal; 7 – Ajuste de Corrente.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções43 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Consiste basicamente dos contatos auxiliares (NA e NF) por onde circula a corrente de comando, botão de regulagem, botão de rearme (reset), botão de seleção (manual e automático) e bimetal de compensação da temperatura (dá condições ao relé de operar na faixa de –20º C a 60º C sem modificação da curva de desarme. Com a circulação da corrente nominal do motor (para a qual o relé está regulado), os bimetais curvam-se. Isto porque o bimetal é uma liga de dois materiais com coeficientes de dilatação diferentes: A curvatura do bimetal se dá para o lado do material de menor coeficiente. Figura 22 – Lâmina do bimetálico Quando a corrente que está circulando é a nominal do motor, a curvatura dos bimetais ocorre, mas não é suficiente para o desarme. No caso de uma sobrecarga, os bimetais apresentarão uma curvatura maior. Com isto ocorrerá o deslocamento da alavanca de desarme. Este deslocamento é transferido ao circuito auxiliar, provocando, mecanicamente, o desarme do mesmo. A temperatura ambiente não afeta a atuação do relé, pois o bimetal de compensação sofrerá o mesmo deslocamento, mantendo assim a relação inicialmente definida. O relé permite que seu ponto de atuação, ou seja, a curvatura das lâminas, e o conseqüente desligamento, possam ser ajustados com auxílio de um dial. Isto possibilita ajustar o valor de corrente que provocará a atuação do relé. Caso ocorra a atuação do relé de sobrecarga, o rearme pode ocorrer de algumas maneiras diferentes, sendo estas observadas na figura 23. A AUTO HAND H AA AUTOAUTO HANDHAND Somente rearme automático; Rearme automático e possibilidade de teste; Rearme manual e possibilidade de teste;
    • WEG – Transformando Energia em Soluções44 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Figura 23 – Tecla multifunção do relé de sobrecarga 4.4 RELÉS TEMPORIZADORES Os Relés temporizadores WEG RTW são dispositivos eletrônicos que permitem, em função de tempos ajustados, comutar um sinal de saída de acordo com a sua função. Muito utilizados em automação de máquinas e processos industriais como partidas de motores, quadros de comando, fornos industriais, injetoras, entre outros. Possui eletrônica digital que proporciona elevada precisão, repetibilidade e imunidade a ruídos. Oferecida nas seguintes funções de temporização: • RTW- RE » Retardo na Energização; • RTW- PE » Pulso na Energização; • RTW- CI » Cíclico; • RTW- RD » Retardo na Desenergização; • RTW- RDI » Retardo na Desenergização sem comando; • RTW- ET » Estrela-Triângulo; • RTW- CIL » Cíclico 1 ajuste Ligado; • RTW- CID » Cíclico 1 ajuste Desligado; • RTW- CIR » Cíclico 2 ajustes Ligado. Modo de Operação Diagrama Temporal
    • WEG – Transformando Energia em Soluções45 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais RTW RE (Retardo na Energização) Após a energização do Relé inicia-se a contagem do tempo (T) ajustado no dial. Decorrido este período ocorrerá a comutação dos contatos de saída, os quais permanecem neste estado até que a alimentação seja interrompida. RTW PE (Pulso na Energização) Após a energização do Relé, os contatos de saída são comutados instantaneamente e permanecem acionados durante o período ( T ) ajustado no dial. RTW CI (Cíclico) Após a energização do relé, os contatos de saída são acionados e desacionados ciclicamente. O dial superior determina o tempo ( TON ) em que os contatos permanecem acionados, enquanto que o dial inferior determina o tempo ( TOFF ) em que os contatos permanecem desacionados. RTW RD (Retardo na Desenergização) Com o Relé Alimentado, a partir da energização do terminal de comando os contatos de saída comutam instantaneamente. Ao se retirar o comando, os contatos de saída retornam a condição original depois de decorrido o período (T) ajustado no dial. RTW ET (Estrela-Triângulo) Após a energização do Relé os contatos de saída Estrela comutam instantaneamente, permanecendo acionados durante o período (T) ajustado no dial. Após o tempo ( TM ) de 100ms os terminais Triângulo serão então acionados e permanecem neste estado até que a alimentação seja interrompida.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções46 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais RTW CIL (Cíclico Ajuste Ligado) Após a energização do relé, os contatos de saída são acionados, após percorrido o tempo selecionado no Dial de ajuste os contatos serão desacionados, este comportamento continuará ciclicamente. Uma única seleção determina o tempo Ligado e o tempo Desligado do Relé. RTW CID (Cíclico Ajuste Desligado) Após a energização do relé, os contatos de saída permanecem desacionados, depois de percorrido o tempo selecionado no Dial de ajuste os contatos serão acionados, este comportamento continuará ciclicamente. Uma única seleção determina o tempo Ligado e o tempo Desligado do Relé. RTW CIR (Cíclico 2 Ajustes Início Desligado) Após a energização do relé, inicia-se a contagem do tempo desligado, após percorrido este período os contatos de saída são acionados e inicia-se a contagem do tempo ligado, segue-se esta seqüência ciclicamente. O dial superior determina o tempo (T ON) em que os contatos permanecem acionados, enquanto que o dial inferior determina o tempo (T OFF ) em que os contatos permanecem desacionados. RTW RDI (Retardo na Desenergização) Após a energização do Relé, os contatos de saída são comutados instantaneamente. Ao se retirar a alimentação iniciará a contagem do tempo (T) ajustado no dial, após este período os contatos de saída retornam a sua condição original. Retardo na Desenergização sem a necessidade de comando, limitado a 10 minutos. A seleção dos relés temporizadores é realizada de maneira bastante simples. Apenas com a análise do circuito de comando é possível observar o tipo de operação
    • WEG – Transformando Energia em Soluções47 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais necessário e a partir disso efetua-se a escolha com base na codificação exibida na figura 24. Figura 24 – Codificação para escolha dos relés temporizadores 4.5 ESCOLHA DO TIPO DE CHAVE DE PARTIDA 4.5.1 PARTIDA DIRETA Neste caso o motor parte com valores de conjugado (torque) e corrente de partida plenos. Sempre que a instalação permitir, o tipo de partida deve ser direta, já que o motor foi projetado para estas condições (corrente e tensões nominais).
    • WEG – Transformando Energia em Soluções48 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais A corrente elevada de partida do motor ocasiona as seguintes conseqüências prejudiciais: • Acentuada queda de tensão no sistema de alimentação da rede, o que ocasiona interferências em equipamentos instalados no sistema; • Exigência de superdimensionamento de condutores e componentes, pois se não feito isto, ocorre a redução drástica da vida útil destes; • A imposição das concessionárias de energia elétrica, que limitam a queda de tensão na rede. Figura 25 – Circuito da chave de partida direta Para evitar estes problemas, pode-se utilizar um sistema de partida com redução de tensão e conseqüente redução da corrente. 4.5.2 PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO Consiste na alimentação do motor com redução de tensão nas bobinas, durante a partida. MM ~ 3~ 3 MM ~ 3~ 3 K1K1 FT1FT1 F1,2,3F1,2,3 L2L2 L3L3L1L1 K1K1 FT1FT1 S0S0 S1S1 K1K1 H1H1 LL NN 9595 9696
    • WEG – Transformando Energia em Soluções49 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Na partida executa-se ligação estrela no motor (apto a receber tensão de estrela – UY), porém, alimenta-se com tensão de triângulo (U∆), ou seja, tensão da rede. Assim, as bobinas do motor recebem aproximadamente 58% (1/ 3 ) da tensão que deveriam receber. Figura 26 – Ligação estrela aliment ado com tensão reduzida Após a partida o motor deve ser ligado em triângulo, assim as bobinas passam a receber a tensão nominal. Figura 27 – Ligação triângulo com tensã o de triângulo Este tipo de chave proporciona redução da corrente de partida para aproximadamente 33% de seu valor para partida direta. Apropriada para máquinas com conjugado resistente de partida até 1/3 do conjugado de partida do motor. A chave estrela-triângulo é aplicada quase que exclusivamente para partidas de máquinas em vazio, ou com pouca carga. Somente depois de se ter atingido a rotação nominal a carga plena poderá ser aplicada.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções50 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais O conjugado resistente da carga não deve ultrapassar o conjugado de partida do motor, nem a corrente no instante da comutação deve atingir valores inaceitáveis (muito elevados). É fundamental para a chave de partida estrela-triângulo que o motor tenha possibilidade de ligação em dupla tensão, (220/380V, 380/660V, 440/760V) e que a menor tensão coincida com a tensão da rede. Os motores deverão ter no mínimo seis bornes de ligação. Figura 28 – circuito de força da chave estrela -triângulo MM ~ 3~ 3 FT1FT1 F1,2,3F1,2,3 L2L2 L3L3L1L1 K2K2 K3K3K1K1 MM ~ 3~ 3 MM ~ 3~ 3 FT1FT1 F1,2,3F1,2,3 L2L2 L3L3L1L1 K2K2 K3K3K1K1 KT1KT1 FT1FT1 S0S0 K1K1 LL K2K2 KT1KT1 YY K3K3 K1K1 K1K1K3K3 ∆∆ K2K2KT1KT1 K2K2 K3K3 H1H1 S1S1
    • WEG – Transformando Energia em Soluções51 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Figura 29 – circuito de comando da chave estrela -triângulo 4.5.3 PARTIDA ELETRÔNICA (SOFT STARTER E INVERSOR DE FREQUÊNCIA) Com a crescente necessidade na otimização de sistemas, algumas técnicas foram desenvolvidas, principalmente levando-se em consideração conceitos e tendências voltadas a automação industrial. Olhando para o passado podemos claramente perceber o quanto estas técnicas tem contribuído para este fim. Um dos mais claros exemplos são os sistemas de acionamento para motores de indução, largamente utilizado em praticamente todos os segmentos, seja ele residencial predial ou industrial. Em particular, serão verificadas técnicas que se tornaram muito utilizadas na atualidade, que são as chamadas chaves de partidas eletrônicas como a soft-starter e os inversores de frequência. Estes equipamentos eletrônicos vêm assumindo significativamente o lugar de sistemas previamente desenvolvidos, em grande parte representados por sistemas eletromecânicos. 4.5.3.1 SOFT STARTER O funcionamento das soft-starters está baseado na utilização de tiristores (SCR´s), ou melhor, de uma ponte tiristorizada na configuração anti-paralelo, que é comandada através de uma placa eletrônica de controle, a fim de ajustar a tensão de saída, conforme uma programação feita anteriormente pelo usuário. Esta estrutura é apresentada na figura 30.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções52 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Figura 30 – Bloco diagrama simplificado da soft starter Figura 31 – Motor alimentado através da soft starter Como é possível ver, a soft-starter controla a tensão da rede através do circuito de potência, constituído por seis ou quatro SCR’s, dependendo do modelo, onde variando o ângulo de disparo dos mesmos, é alterado o valor eficaz de tensão aplicada ao motor. A seguir faremos uma análise mais atenciosa de cada uma das partes individuais desta estrutura, já que notamos nitidamente que podemos dividir a estrutura acima em duas partes, o circuito de potência e o circuito de controle. Controlando o ângulo de disparo do SCR, podemos controlar a tensão média aplicada à carga, controlando assim sua corrente e potência.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções53 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Numa soft-starter, o controle da tensão deve ser feito nos dois sentidos da corrente, exigindo a configuração antiparalela de dois SCR por fase. A ilustração da figura 32 mostra a forma de onda da tensão em uma das fases do motor em quatro instantes. Nota-se que ao reduzir o ângulo de disparo dos SCR, a tensão a ser aplicada no motor aumenta, aumentando com isso a corrente no mesmo. Figura 32 – Comportamento da tensão na aceleração usando soft -starter Devido a ação do circuito de controle, acontece os disparos dos tiristores e com isso há o controle da tensão a ser aplicada no motor. Ao final da partida do motor, o motor terá sobre seus terminais praticamente toda a tensão da rede. As chaves Soft-Starters tem uma função muito simples, que é através do controle da variação do ângulo de disparo da ponte de tiristores, gerar na saída da mesma, uma tensão eficaz gradual e continuamente crescente até que seja atingida a tensão nominal da rede. Para a desaceleração, a tensão cai gradativamente até atingir um valor mínimo em um tempo determinado. O que ocorre neste caso pode ser explicado da seguinte maneira: Reduzindo-se a tensão aplicada ao motor, este irá Disparo a 150° Disparo a 90° Disparo a 45° Disparo a 15°
    • WEG – Transformando Energia em Soluções54 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais perder conjugado; a perda de conjugado reflete no aumento do escorregamento; o aumento do escorregamento faz com que o motor perca velocidade. Se o motor perde velocidade a carga acionada também perderá. Este tipo de recurso é muito importante para aplicações que devem ter uma parada suave do ponto de vista mecânico. Podemos citar como exemplo bombas centrífugas, transportadores, etc. No caso particular das bombas centrífugas este recurso minimiza o efeito do “golpe de aríete”, que pode provocar sérios danos a todo o sistema hidráulico, comprometendo componentes como válvulas e tubulações, além da própria bomba. O comportamento de aceleração/desaceleração obtido com a utilização da soft-starter pode ser observado na figura 33. Figura 33 – Comportamento de aceler ação e desaceleração com a soft -starter A aceleração e desaceleração de cargas são apenas duas das funções que uma soft-starter pode exercer. Além destas pode-se citar as proteções, como limitação de corrente, subtensão, sobretensão, subcorrente, sobrecorrente, sentido de giro e ainda, frenagem, além de outras funções. 4.5.3.2 INVERSOR DE FREQUÊNCIA Ao se variar a freqüência da tensão do estator, está se variando a velocidade do campo girante. Com isso pode-se variar a velocidade do rotor, mantendo-se
    • WEG – Transformando Energia em Soluções55 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais constante o escorregamento da máquina e, portanto, as perdas podem ser otimizadas de acordo com as condições da carga. Ao se variar a freqüência de alimentação do motor CA, varia-se sua velocidade síncrona, o que significa que todas as velocidades síncronas variam desde f ≅ 0 até a máxima freqüência do conversor. O comportamento do motor, que corresponde a sua curva conjugado x velocidade, permanece da mesma forma, entretanto deslocada na rotação conforme a freqüência. Teoricamente, existem duas faixas de atuação: uma com fluxo constante, até a freqüência nominal, e outra com enfraquecimento de campo, correspondente àquela acima da freqüência nominal, ou seja: Hzf 0≅ até =→ f U fn constante = fluxo constante; →> nff U = constante = enfraquecimento de campo. Entretanto, na realidade, para que essa duas faixas se tornem possíveis de serem realizadas, há necessidade das seguintes considerações: • Se um motor auto-ventilado trabalha com velocidade menor do que a nominal, terá sua capacidade de refrigeração diminuída. • A tensão de saída dos conversores apresenta uma forma não perfeitamente senoidal, o que implica em harmônicas de ordem superior, que provocam um aumento de perdas no motor. Devido a isto, é necessário reduzir conjugado e a potência, admissíveis no motor. Aconselha-se normalmente seguir a seguinte curva, observada na figura 34. Este comportamento é chamado de controle escalar. Com estas características, o conversor de freqüência convencional (escalar), é utilizado em maior escala, pois apresenta um custo relativo menor que o conversor com controle vetorial, como também em relação a um acionamento por motor CC e conversor CA/CC.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções56 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Figura 34 – comportamento de torque de motores com inversor de frequência Em aplicações onde se faz necessário uma alta performance dinâmica (resposta rápidas e alta precisão), o motor elétrico deverá fornecer essencialmente um controle preciso de torque, para uma faixa extensa de condições de operações. Para tais aplicações os acionamentos de corrente contínua sempre representaram uma solução ideal, pois, a proporcionalidade da corrente de armadura, do fluxo e do torque num motor de corrente continua proporciona um meio para o controle de torque. Contudo, a busca por avanços tecnológicos significativos, tem diminuído esta hegemonia, e gradativamente, estão crescendo as opções por novas alternativas como o uso de acionamentos em corrente alternada do tipo controle vetorial. 5 CONDUTORES ELÉTRICOS Condutor elétrico é definido como sendo um produto metálico, de seção transversal invariável e de comprimento muito maior do que a maior dimensão transversal, utilizado para transportar energia elétrica ou transmitir sinais elétricos. Os condutores elétricos empregados em grande escala são normalmente fabricados de cobre ou alumínio podendo o conjunto ser isolado ou não e podem ser classificados em: • Fio: condutor maciço rígido composto de uma única via; • Cabo: condutor composto de um conjunto de fios encordoados, isolados ou não entre si; • Barra: condutor rígido de seção transversal retangular. Obs.: Para construção de quadros elétricos prediais e residenciais normalmente utiliza-se fios e cabos de cobre. Quanto a capacidade de condução de corrente, deve-se levar em consideração a temperatura ambiente, que deve ser a temperatura do interior do painel ou quadro
    • WEG – Transformando Energia em Soluções57 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais elétrico quando os cabos não estão carregados, caso não se conheça o valor da temperatura ambiente, considerar 40ºC para o mesmo. Deve-se observar ainda o tipo de instalação, aglomerada ou livre. Considera-se instalação aglomerada aquela que contém uma ou mais das condições a seguir: • Cabos unipolares em calhas abertas ou fechadas; • Cabos unipolares agrupados. • Condutores isolados em eletroduto de seção circular/não circular sobre parede, ou embutido em alvenaria. Entende-se como instalação livre aquela que contém uma ou mais das condições a seguir: • Cabos unipolares em bandeja perfurada, horizontal ou vertical; suportes horizontais ou tela, ou em leito. • Cabos de fiação de chaves de partida. Os valores de referência de condução de corrente são encontradas pela utilização das tabelas 3, 4,5 e 6. 5.1 CONDUTORES DE FASE, NEUTRO E TERRA. A seção dos condutores de fase, em circuitos de corrente alternada, e dos condutores vivos, em circuitos de corrente contínua, não deve ser inferior ao valor pertinente dado na tabela 8: SEÇÃO MÍNIMA DO CONDUTOR mm 2 - MATERIAL TIPO DE INSTALAÇÃO UTILIZAÇÃO DO CIRCUITO Esc. mm 2 Circuitos de força 2,5 Cu 16 Al Circuitos de iluminação 1,5 Cu 16 Al Circuitos de sinalização Cabos Isolados Circuitos de controle/comando 0,5 Cu Instalações Fixas Condutores nus Circuitos de força 10 Cu 16 Al
    • WEG – Transformando Energia em Soluções58 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Circuitos de sinalização Circuitos de controle 4 Cu Para um aparelho específico (motor, transformador, etc). Conforme norma do aparelho Para qualquer outra aplicação Ligações flexíveis feitas com cabos isolados Circuitos a extra-baixa tensão (EBT) para aplicações especiais 0,75 Cu Tabela 8 - ABNT NBR 5410:2004 (seções mínimas) Nota: 1. Circuito de controle/comando: Circuito que utiliza baixa corrente e diversos componentes que permitem a energização da bobina de ligação do circuito de força. 2. Circuito de força: Circuito Principal do contator ou acionamento que permite a ligação de motores e que utiliza correntes elevadas. 3. Circuito de sinalização: Circuito auxiliar que utiliza baixa corrente e que permite a energização de lâmpadas sinalizadoras com finalidade de informar visualmente ocorrências de funcionamento de um sistema. O condutor neutro não pode ser comum a mais de um circuito. Em circuitos monofásicos deve-se ter a mesma seção do condutor de fase. Em circuitos trifásicos com neutro, o condutor de neutro deve ter a mesma seção do condutor de fase para seções de condutor fase até 25 mm2 . Para condutores de fase com seção superior a 25mm2 até 50mm2 , deve ser utilizado o condutor neutro com seção de 25mm2 , acima de 50mm2 o condutor neutro deve ter no mínimo a metade da seção do condutor de fase, conforme a tabela 9. Seção Condutor Fase Seção Mínima para o condutor Neutro Sf ≤ 25mm² Sn = Sf 25mm²< Sf ≤ 50mm² Sn = 25mm² Sf > 50mm² Sn = Sf / 2 tabela 9 – Seção mínima do condutor neutro O condutor de aterramento ou proteção é o componente que liga as massas, os elementos condutores estranhos à instalação e todo objeto metálico que apresenta
    • WEG – Transformando Energia em Soluções59 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais risco de entrar em contato com as partes ativas (condutoras) da instalação, entre si e/ou a um terminal de aterramento principal. O condutor de aterramento (proteção) tem como finalidade impedir a permanência de uma tensão de contato, demasiadamente elevada que possa por em risco a vida de pessoas e animais, em partes condutoras que não pertencem ao circuito (ex.: carcaças de equipamentos, portas, laterais, placas de montagem, etc). A seção do condutor de proteção pode ser determinada através da tabela 9. Se a aplicação da tabela conduzir a valores não padronizados, devem ser usados condutores com a seção normalizada mais próxima. Os valores da tabela são válidos apenas se o condutor de proteção for constituído do mesmo metal que os condutores fase. Seção dos condutores de fase mm2 Seção mínima do condutor de proteção correspondente mm2 S ≤ 16 S 16 < S ≤ 35 16 S > 35 S/2 Tabela 9 – valores mínimos para o condutor de proteção 6 TERMINAIS Os terminais são utilizados para garantir uma maior condutibilidade elétrica entre o condutor e os componentes que estão sendo interligados, bem como uma boa rigidez mecânica. Deve ser observada a bitola do condutor e com isso efetuar a escolha adequada do terminal, de forma que uma perfeita conexão seja feita. Os terminais usuais em montagem de quadros elétricos são do tipo forquilha, olhal e pino (tubular ou ilhós), cada qual utilizado de acordo com o tipo de componente utilizado. olhal forquilha pino/ilhós
    • WEG – Transformando Energia em Soluções60 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais Figura 35 – Terminais usuais 7 FERRAMENTAS Para a montagem de painéis elétricos, são utilizadas diversas ferramentas tanto para a montagem da estrutura mecânica e fixação dos componentes como para a confecção e fixação dos cabos e chicotes de condutores. Abaixo relacionamos as ferramentas utilizadas para a montagem mecânica e para a montagem elétrica. Ferramentas para montagem mecânica: 01- Alicate de corte grande 6”; 02- Alicate de bico; 03- Alicate universal 8”; 04- Alicate de cortar canaleta; 05- Alicate de cortar cabo; 06- Alicate rebitadeira; 07- Jogo de chave de fenda (pequena, média e grande); 08- Jogo de chave Phillips (pequena, média e grande); 09- Jogo de catraca; 10- Jogo de chave Allen; 11- Jogo de chave combinada de 7 a 24 mm; 12- Martelo de aço; 13- Punção; 14- Talhadeira com proteção; 15- Estilete; 16- Trena 3 metros; 17- Régua de aço de 300 mm; 18- Esquadro; 19- Gabaritos; 20- Jogo de macho M3 a M8;
    • WEG – Transformando Energia em Soluções61 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais 21- Jogo de brocas 2,5 a 13 mm; 22- Chave para botoeira; 23- Lápis; 24- Borracha; 25- Apontador; 26- Furadeira manual; 27- Arco de serra; 28- Punção de centro; 29- Jogo de limas; 30- Jogo de serra copo de 18 a 30mm; 31- Serra elétrica tico-tico; 32- Morça de bancada. Ferramentas para montagem elétrica: 01- Alicate de corte pequeno 4” e médio 5”; 02- Alicate de bico; 03- Alicate de prensar terminal mod. HP3 Cembre; 04- Alicate de prensar terminal tubular (ilhós); 05- Alicate descascador de cabos; 06- Jogo de chave de fenda; 07- Jogo de chave Phillips; 08- Jogo de chave hexagonal; 09- Jogo de chave de boca de 07 a 13 mm; 10- Estilete; 11- Parafusadeira com bateria; 12- Jogo de ponteiras fenda para parafusadeira; 13- Jogo de ponteiras Phillips para parafusadeira; 14- Lápis; 15- Caneta; 16- Borracha.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções62 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais 8 SIMBOLOGIA Para que seja possível a interpretação dos diagramas elétricos de forma correta, deve-se utilizar uma simbologia e o seu significado de acordo com um padrão normalizado. As apresentada e adotada nesta apostila está de acordo com as normas WEG e baseadas nas normas: IEC-617 – Electrical Symbol Library; NBR-12519 – Símbolos de Aplicação Geral; NBR-12522 – Símbolos Gráficos de Produção e Conversão de Energia Elétrica; NBR-12523 – Símbolos Gráficos de Equipamentos de Manobra e Controle e de Dispositivos de Proteção.
    • WEG – Transformando Energia em Soluções63 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais
    • WEG – Transformando Energia em Soluções64 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais
    • WEG – Transformando Energia em Soluções65 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais 9 TABELA DE FIAÇÃO Para facilitar a construção de um circuito elétrico de um painel, recomenda-se a elaboração de uma tabela de fiação a partir dos diagramas de projeto. A tabela de fiação possibilita padronizar a montagem elétrica além de trazer economia, pois é elaborada de forma que observa a melhor maneira de interligar os componentes e o melhor caminho a ser percorrido pelo condutor. Na tabela se encontram informações referentes à bitola e cor do condutor, pontos de interligação, além de informar se em um mesmo ponto elétrico há mais de um elemento de condução. Uma vez construída a tabela de fiação, a construção do painel pode ser realizada sem que seja preciso o uso do diagrama elétrico ao qual o projeto é referido. Bitola / Cor Ident Fio De * Para * 4,0 VD/AM LR1: Carcaça Barra: Terra 4,0 VD/AM T1: Carcaça Barra: Terra 4,0 VD/AM A1: X1: Terra 7 Barra: Terra 4,0 VD/AM A1: X1: Terra 7 X10: 7
    • WEG – Transformando Energia em Soluções66 Módulo 8 – Montagem de Quadros Elétricos Prediais e Residenciais 2,5 PT X10: 1 Q1: 1 2,5 PT X10: 2 Q1: 3 2,5 PT X10: 3 Q1: 5 2,5 PT Q1: 4 LR1: V 2,5 PT LR1: X A1: X1: 1 2,5 PT LR1: Y A1: X1: 2 2,5 PT LR1: Z A1: X1: 3 2,5 PT Q1: 6 8 LR1: W 2,5 PT Q1: 6 8 Q2: 5 2,5 PT Q1: 2 9 Q2: 1 2,5 PT Q1: 2 9 LR1: U Tabela 10 – Exemplo de tabela de fiação