TÉCNICO EM

ELETROELETRÔNICA

Proteção e coordenação

Disciplina de Instalações Elétricas Industriais

Professor Tarcísio Pollnow Kruger
tarcisiokruger@gmail.com – tarcisio.kruger@ifsc.edu.br

Itajaí – SC
2016
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ELETROELETRÔNICA

Sumário
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Proteção e coordenação
Introdução
Para que os sistema de proteção atinja a finalidade a que se propõe,
deve responder aos seguintes requisitos básicos.

Seletividade: É a capacidade que possui o sistema de proteção de

selecionar a parte danificada da rede e retirá-la de serviço sem afetar os
circuitos em condições normais.
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Proteção e coordenação
Introdução

Coordenação: Ato ou efeito de dispor dois ou mais dispositivos em

série, de forma a atuarem em uma sequência de operação
preestabelecida garantindo a seletividade da proteção.
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Proteção e coordenação
Introdução

Rapidez: Capacidade de resposta dentro do menor tempo possível

de modo a assegurar a continuidade do suprimento e a manutenção de
condições normais de operação das partes normais.
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Proteção e coordenação
Introdução

Sensibilidade: Capacidade de identificar uma condição anormal que

excede um valor limite ou de pickup para a qual inicia-se uma ação de
proteção. É a capacidade de resposta dentro de uma faixa operada de
ajuste, ou seja, é a capacidade da proteção responder às sobrecargas e aos
curto-circuitos para os quais foi projetada.
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Proteção e coordenação
Introdução

Confiabilidade: Probabilidade de uma componente, equipamento ou

sistema funcionar corretamente quando sua atuação for requerida. A
confiabilidade tem dois aspectos:
- Confiança: É a certeza de uma operação correta mediante
a ocorrência de uma falta;
- Segurança: É a certeza de não haver operação indesejada.
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Proteção e coordenação
Aspectos gerais
Todo projeto de proteção de uma instalação deve ser feito
globalmente e não setorialmente. Projetos setoriais implicam uma
descoordenação do sistema de proteção, trazendo como consequência,
interrupções desnecessárias de setores de produção, cuja rede nada
depende da parte afetada pelo sistema.
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Proteção e coordenação
Aspectos gerais
Basicamente, para que dispositivos de proteção sejam selecionados
adequadamente é necessário se proceder à determinação das correntes
de curto-circuito nos vários pontos do sistema elétrico. Os dispositivos de
proteção contra correntes de curto-circuito devem ser sensibilizados pelo
valor mínimo dessa corrente.
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Proteção e coordenação
Sobrecorrentes
É uma corrente cujo valor excede o valor nominal. As correntes
podem ser devido a uma sobrecarga ou a um curto-circuito.
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Proteção e coordenação
Sobrecarga
Uma sobrecarga, em termos gerais, pode ser considerada como uma
corrente elétrica acima da corrente nominal projetada para um
determinado circuito. Ocorre sem que haja falta elétrica.
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Proteção e coordenação
Curto-circuito
É uma sobrecorrente que resulta de uma falta,de impedância
insignificante, entre condutores vivos que apresentam uma diferença de
potencial em funcionamento normal. Habitualmente, é uma corrente com
valor muitas vezes acima do valor nominal.
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores Termomagnéticos
Os disjuntores são dispositivos que garantem, simultaneamente, a
manobra e a proteção contra correntes de sobrecarga e contra correntes
de curto-circuito
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores Termomagnéticos
Numa instalação elétrica, residencial, comercial ou industrial, o
importante é garantir as condições ideais de funcionamento do sistema
sob quaisquer condições de operação, protegendo os equipamentos e a
rede elétrica de acidentes provocados por alteração de corrente.
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores Termomagnéticos
Em resumo, os disjuntores cumprem três funções básicas:
- Abrir e fechar os circuitos (manobra);
- Proteger a fiação, ou mesmo os aparelhos, contra sobrecarga por
meio do seu dispositivo térmico;
- Proteger a fiação contra curto-circuito por meio do seu dispositivo
magnético.
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores Termomagnéticos
Vantagem: Permite o religamento do circuito sem necessidade de
substituição de componentes.
Característica do disjuntor: caso o defeito na rede persista no
momento do religamento, o disjuntor desligará novamente.
Obs.: Assim, ele não deverá ser manobrado até que se elimine o
problema do circuito.
Nota: Os disjuntores termomagnéticos devem ser ligados aos
condutores fase dos circuitos.
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores Termomagnéticos
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores Termomagnéticos
Funcionamento: No caso de ocorrer um curto-circuito, a proteção
far-se-á através de um disparador magnético bobinado.
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores Termomagnéticos
Funcionamento: No caso de ocorrer uma sobrecarga, a proteção
funciona de acordo com o princípio do “bimetal”, que se baseia na
dilatação de duas lâminas de metais diferentes (aço e latão, por exemplo),
portanto com coeficientes de dilatação distintos, desligando o circuito.
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores Termomagnéticos
Funcionamento: Fechamento manual.
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores Termomagnéticos
Características dos disjuntores:
Número de pólos:
- Monopolares ou unipolares
- Bipolares
- Tripolares
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Disjuntores termomagnéticos
Dimensionamento
Para que a proteção contra sobrecargas fique assegurada, as
características de atuação do dispositivo destinado a provê-la devem ser
tais que:
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Disjuntores termomagnéticos
Dimensionamento
Condições de atuação contra sobrecarga
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Disjuntores termomagnéticos
Dimensionamento
Condições de atuação contra sobrecarga
As correntes características do conjunto “condutores-dispositivos”
de proteção devem atender às seguintes condições:
- Quando o circuito é sobrecarregado de 45%, isto é, quando a
corrente é igual a 1,45 vezes a capacidade de condução de corrente Iz, o
dispositivo de proteção deve atuar em uma hora (ou em duas horas, para
os dispositivos maiores)
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Disjuntores termomagnéticos
Dimensionamento
Condições de atuação contra sobrecarga
Valores da corrente convencional de atuação (I2):
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Disjuntores termomagnéticos
Dimensionamento
Tabelas de capacidade de condução dos disjuntores
termomagnéticos:
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Disjuntores termomagnéticos
Dimensionamento
Curva de atuação de disjuntores: Os disjuntores são classificados
quanto as características de funcionamento, sendo divididos nas classes B,
C e D.
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Disjuntores termomagnéticos
Dimensionamento
Curva de atuação de disjuntores:
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Disjuntores termomagnéticos
Dimensionamento
Curva de atuação de disjuntores:
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Disjuntores termomagnéticos
Dimensionamento
Curva de atuação de disjuntores:
Curva B: A curva de ruptura B para um disjuntor estipula, que sua
corrente de ruptura esta compreendido entre 3 e 5 vezes a corrente
nominal, um disjuntor de 10A nesta curva deve operar quando sua
corrente atingir entre 30A a 50A.
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Disjuntores termomagnéticos
Dimensionamento
Curva de atuação de disjuntores:
Curva B: Os disjuntores curva B são usados onde se espera um curto
circuito com baixa intensidade, normalmente cargas resistivas, em
residências nas tomadas de uso comum, onde a demanda de corrente de
partida do equipamento é baixa.
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Disjuntores termomagnéticos
Dimensionamento
Curva de atuação de disjuntores:
Curva C: A curva de ruptura C para um disjuntor estipula, que sua
corrente de ruptura esta compreendido entre 5 e 10 vezes a corrente
nominal, um disjuntor de 10A nesta curva deve operar quando sua
corrente atingir entre 50A a 100A.
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Disjuntores termomagnéticos
Dimensionamento
Curva de atuação de disjuntores:
Curva C: Os disjuntores de curva C são usado onde se espera uma
curto circuito de intensidade média e onde a demanda de corrente para
partida de equipamentos é mediana, normalmente cargas indutivas, como
motores, sistemas de comando e controle, circuitos de iluminação em
geral e ligação de bobinas.
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Disjuntores termomagnéticos
Dimensionamento
Curva de atuação de disjuntores:
Curva D: A curva de ruptura D para um disjuntor, estipula que sua
corrente de ruptura esta compreendido entre 10 e 20 vezes a corrente
nominal, um disjuntor de 10A nesta curva deve operar quando sua
corrente atingir entre 100A a 200A.
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Disjuntores termomagnéticos
Dimensionamento
Curva de atuação de disjuntores:
Curva D: Os disjuntores de curva D são usado onde se espera uma
curto circuito de intensidade alta e onde a corrente de partida é muito
acentuada, sendo muito utilizados em grande motores e grandes
transformadores.
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Proteção e coordenação
Fusíveis
São dispositivos destinados à proteção dos circuitos elétricos e que
se fundem quando são percorridos por uma corrente de valor superior
àquele para o qual foram projetados.
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Proteção e coordenação
Fusíveis
Devido às características próprias dos diversos tipos de carga
(resistiva, capacitiva e indutiva), os fusíveis são fabricados em
conformidade com estas peculiaridades, para poder desempenhar com
mais eficiência possível nas suas funções de proteção.
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Proteção e coordenação
Fusíveis
Para atender a estas condições de carga, os fusíveis são fabricados
com duas características distintas de ação: RÁPIDA e RETARDADA.
Os fusíveis de característica rápida são utilizados nos circuitos que
operam em condições de corrente nominal, como é o caso de circuitos
que suprem cargas resistivas.
Os fusíveis de efeito retardado é o mais adequado aos circuitos
sujeitos a sobrecarga periódica, tais como motores e capacitores.
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Proteção e coordenação
Fusíveis
Os principais tipos de fusíveis utilizados são:
- Tipo Cartucho: São limitadores de corrente usados especialmente
para proteger circuitos elétricos em geral, tais como: os condutores, os
aparelhos elétricos, os consumidores/instalações residenciais, etc.
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Proteção e coordenação
Fusíveis
Exemplos: Diazed, Silized e Neozed. Os tipos Diazed e Neozed têm
ação retardada, sendo que esse é utilizado em painéis e aquele é utilizado
na proteção dos circuitos de comando. O Silized é ultra-rápido - esse é
ideal para a proteção de aparelhos equipados com semicondutores
(tiristores e diodos).
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Proteção e coordenação
Fusíveis
Vantagens:
- Custo relativamente baixo;
- Ocupar pouco espaço nos quadros de força;
- Corrente nominais comercialmente encontrados: 2 – 4 – 6 – 10 – 16
– 20 – 25 - 35 – 50 – 63 – 80 – 100 A).
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Proteção e coordenação
Fusíveis
Tipo Faca: São dispositivos limitadores de corrente, utilizados
preferencialmente em instalações industriais, protegendo circuitos
elétricos em geral, tais como: os condutores, os aparelhos, os
consumidores/prediais, os motores, etc.
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Proteção e coordenação
Fusíveis
Tipo Faca: Exemplo são os fusíveis NH. Esses fusíveis possuem
características retardadas em função das partidas de motores trifásicos
com rotor em curto-circuito que estão sujeitos a sobrecarga de curta
duração. Exemplo: motores trifásicos.
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Proteção e coordenação
Fusíveis
Observações: Os tipos de fusíveis Diazed, Silized e Neozed são
utilizados para correntes menores e os tipo NH são para correntes
maiores;
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Proteção e coordenação
Fusíveis
Curvas para fusíveis Diazed
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Proteção e coordenação
Fusíveis
Curvas para fusíveis NH
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Proteção e coordenação
Fusíveis
Classificação IEC 60269-2-1 (NBR 11841) utiliza duas letras:
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Proteção e coordenação
Fusíveis
Classificação IEC 60269-2-1 (NBR 11841) utiliza duas letras:
gG e gM: utilizados para proteção contra correntes de sobrecarga e
curto‐circuito;
aM: utilizados apenas para proteção contra correntes de
curto‐circuito. Assim são indicados para proteção de circuitos de motores
supondo‐se que já se tenha um dispositivo de proteção contra sobrecarga
(relé térmico/bimetálico ou disjuntor térmico);
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Proteção e coordenação
Fusíveis
Classificação IEC 60269-2-1 (NBR 11841) utiliza duas letras:
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Proteção e coordenação
Disjuntor Diferencial Residual – DR
O princípio básico de funcionamento do dispositivo DR leva em
conta que a soma das correntes que circulam nos condutores de fase e de
neutro é nula, gerando desta forma, um campo magnético nulo.
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Proteção e coordenação
Disjuntor Diferencial Residual – DR
O DR não deve envolver, em nenhuma hipótese, o condutor de
proteção PE.
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Proteção e coordenação
Disjuntor Diferencial Residual – DR
De acordo com a NBR 5410:2004, qualquer que seja o esquema de
aterramento deve ser objeto de proteção complementar contra contatos
diretos por dispositivos à corrente diferencial residual de alta
sensibilidade, isto é, com corrente diferencial‐residual nominal igual ou
inferior a 30 mA.
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores
Características dos disjuntores:
Quanto a extinção do arco: Tipos principais.
- A óleo (câmara de extinção em pequeno e grande volume de óleo);
- Ar comprimido (sopro pneumático);
- Sopro Magnético;
- Vácuo;
- SF 6 (Hexafluoreto de Enxofre).
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores
Exemplos:
Disjuntor a grande volume de óleo – GVO
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores
Exemplos:
Disjuntor a grande volume de óleo – GVO: São robustos, resistentes
e normalmente necessitam de manutenção preventiva periódica para
controle da degradação do óleo isolante e dos contatos.
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores
Exemplos:
Disjuntor a pequeno volume de óleo – PVO
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores
Exemplos:
Disjuntor a pequeno volume de óleo – PVO: De baixo custo inicial e
rapidez na extinção do arco, apresenta como desvantagem, a necessidade
de manutenção imediata com possível substituição do óleo após uma
abertura sob curto-circuito.
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores
Exemplos:
Disjuntor a seco
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores
Exemplos:
Disjuntor a seco: Primeiro sistema existente de disjuntor, é
adequado para utilização em Baixa Tensão até os dias de hoje. Devido à
sua capacidade de interrupção em Média e Alta Tensão, não ser ideal,
iniciaram-se pesquisas e novos sistemas foram desenvolvidos.
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores
Exemplos:
Disjuntor a sopro magnético
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores
Exemplos:
Disjuntor a sopro magnético: Este modelo de disjuntor é utilizado
em Média Tensão até 24KV, principalmente, montados em cubículos.
Por queimar o arco no ar, provoca a rápida oxidação dos contatos,
necessitando manutenções mais frequentes. Quando em operação, estes
disjuntores produzem grande nível de ruído, o que pode também, em
certos casos, ser um fator de restrição ao seu uso.
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores
Exemplos:
Disjuntor a vácuo:
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores
Exemplos:
Disjuntor a vácuo: O disjuntor a vácuo representa a tendência mais
moderna na área de Média Tensão até 38KV.
Grande segurança de operação, pois, não necessitam de suprimento
de gases ou líquidos e não emitem chamas ou gases;
- Não requerem manutenção nas ampolas, possuindo uma vida
extremamente longa em termos de número de operações à plena carga e
em curto-circuito;
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores
Exemplos:
Disjuntor a vácuo:
- Devido à ausência de meio extintor gasoso ou líquido, podem fazer
religamentos automáticos ou múltiplos;
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores
Exemplos:
Disjuntor a gás hexafluoreto de enxofre - SF6
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Proteção contra sobrecorrentes

Disjuntores
Exemplos:
Disjuntor a gás hexafluoreto de enxofre - SF6: Os disjuntores a gás
SF6 representam, sem dúvida, a tendência mais atual nas áreas à partir da
alta tensão, por utilizarem gás SF6 que em condições normais é altamente
isolante, inerte, não inflamável, não tóxico e inodoro. Esses disjuntores
são altamente eficazes na interrupção de circuitos elétricos de cargas
indutivas e capacitivas, sem ter grandes desgastes dos contatos.
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Proteção e coordenação
Referências bibliográficas:
MAMEDE FILHO, João. Instalações Elétricas Industriais. Rio de
Janeiro: LTC, 2007.
NBR 5410. Instalações elétricas de baixa tensão. ABNT, 2004.