INSTALAÇÕES

ELÉTRICAS

Prof. MSc. Felipe Mendes de Vasconcellos

E-mail: felipe.vasconcellos@kroton.com.br
Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/0508094462424211
UNIDADE 2
 Seção 2.2 - Características gerais sobre dispositivos de proteção e
interruptores

Interruptores
 Os interruptores são dispositivos de manobra utilizados para comandar lâmpadas. Esses
dispositivos se diferem dos disjuntores em relação à sua função final – os disjuntores são
utilizados para proteção de circuitos elétricos (dispositivos automáticos) e os interruptores
ou contatores são utilizados para acionar equipamentos (dispositivos manuais);

 Os interruptores podem ser divididos em: interruptor simples, interruptor paralelo (three-
way) e interruptor intermediário (four-way).

 Os interruptores simples são formados por dois terminais e um contato. Esses

equipamentos podem atuar no comando de um ou mais pontos de luz que estejam
funcionando em conjunto, sendo realizado o acionamento simultâneo.

Instalações elétricas 2
 Esses equipamentos podem atuar no comando de um ou mais pontos de luz que estejam
funcionando em conjunto, sendo realizado o acionamento simultâneo. A figura
exemplifica o esquema elétrico de ligação desse tipo de interruptor;

 Os interruptores paralelos possuem três terminais com um contato, atuando no comando de

um ou mais pontos de luz por meio de dois interruptores. São amplamente utilizados em
escadarias, corredores e salões com vários acessos, por permitir o acionamento por pontos
diferentes.

Instalações elétricas 3
 Por fim, os interruptores intermediários são constituídos por quatro terminais com dois
contatos. Esses dispositivos permitem o acionamento de um ou mais pontos de luz por
meio de três ou mais interruptores;

 Geralmente utiliza-se esse tipo de interruptor entre os interruptores paralelos, podendo ser
usados dois interruptores paralelos e um ou mais interruptores intermediários. A figura
exemplifica o esquema elétrico de ligação desse tipo de interruptor.

Instalações elétricas 4
Dispositivos de Proteção
Os dispositivos utilizados para a proteção de instalações elétricas têm por função, como a
própria nomenclatura sugere, garantir a segurança de pessoas, animais domésticos e bens
contra os perigos originados da má utilização de equipamentos ou mesmo de problemas que
possam ocorrer nas instalações;

A NBR 5410/2004 determina várias recomendações e critérios a respeito desses

equipamentos. Nesta seção, serão analisados os aspectos relacionados à proteção contra
sobrecorrente e à proteção contra choques elétricos;

Os condutores e equipamentos que fazem parte de um circuito elétrico devem ser protegidos
por dispositivos de proteção contra sobrecorrentes, divididas em:
1. Correntes de sobrecarga – corrente nominal da carga superior à corrente de projeto do circuito,
causada por solicitações de equipamentos acima de suas capacidades nominais, como, por
exemplo, os motores que acionam cargas permanentes ou transitórias acima de sua potência
nominal;
2. Correntes de curto-circuito (ou falta) – correntes extremamente elevadas devido às faltas
elétricas.

Instalações elétricas 5
 Para proteção contra sobrecargas deve haver uma coordenação entre os condutores e os
dispositivos, que deve atender duas condições, sendo:

Em que:
IB: corrente nominal de projeto do circuito;
IZ: capacidade de condução de corrente dos condutores;
IN: corrente nominal do dispositivo de proteção;
I2: corrente que assegura a atuação efetiva do dispositivo de proteção.

Instalações elétricas 6
 Para a proteção contra curto-circuito alguns requisitos também devem ser atendidos, a
saber:

Sendo:
IR : corrente de ruptura do dispositivo de proteção;
ICS : corrente de curto-circuito presumida no ponto de instalação do dispositivo;
Tdd : tempo de disparo do dispositivo de proteção para o valor de ICS;
t: tempo limite de atuação do dispositivo de proteção, em segundos;
S : seção do condutor (mm2);
K: constante (115 – para condutores de cabo isolado com PVC; 135 – para condutores de
cobre isolado com EPR ou XLPE; 74 – para condutores de alumínio isolados com PVC; e
87 – para condutores de alumínio isolados com EPR ou XLPE.)

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 Dentre os dispositivos de proteção mais utilizados estão os disjuntores termomagnéticos
(DTM) e os fusíveis. Os disjuntores termomagnéticos atuam protegendo contra correntes
de sobrecarga e curto-circuito;

 Esses dispositivos são os mais utilizados em instalações residenciais e comerciais devido

ao fato de permitirem o religamento logo após a ocorrência das sobrecorrentes, sem a
necessidade de substituição do equipamento. A figura ilustra exemplos desses disjuntores.

Instalações elétricas 8
 O princípio de funcionamento do disjuntor termomagnético, ilustrado na figura abaixo,
baseia-se na atuação de dois dispositivos internos, o relé térmico e o magnético;

 O relé térmico atua somente na presença de correntes de sobrecargas, sendo formado por
lâminas bimetálicas. Essas lâminas são constituídas de materiais que possuem coeficientes
diferentes de dilatação, normalmente latão e aço;

 A atuação desse dispositivo é provocada por meio do aquecimento de uma liga bimetálica
por uma corrente de sobrecarga que causa deformação suficiente para interrupção do
circuito.

Instalações elétricas 9
 Em contrapartida, o relé magnético atua apenas contra a corrente de curto-circuito. Esse
dispositivo é formado por uma bobina com núcleo metálico, que se magnetiza na presença
das correntes de falta;

 Por conta do princípio de funcionamento desses disjuntores termomagnéticos a atuação

dos mesmos possui características distintas quando submetidos a correntes de sobrecarga e
de curto-circuito;

 Para exemplificar como os disjuntores termomagnéticos atuam quando submetidos a

correntes de sobrecarga e curto-circuito, vamos analisar a figura do próximo slide, que
mostra como se comporta a curva tempo versus corrente desse tipo de dispositivo.

Instalações elétricas 10
 A partir da figura temos informações sobre o tempo de atuação do disjuntor (eixo vertical)
em relação ao valor da corrente do circuito, que utiliza a corrente nominal, IN como
referência (eixo horizontal);

 Pode-se verificar ainda que existem duas regiões nesta curva, a T – que corresponde a faixa
de atuação do relé térmico e a M – que corresponde a faixa de atuação do relé magnético
(eixo vertical).

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 Analisando a curva, pode-se afirmar que em situações onde a corrente do circuito é menor
que a corrente nominal, o disjuntor nunca atuará. Já em caso contrário, o disjuntor atuará e
a relação tempo versus corrente será inversa, ou seja, quanto maior a corrente, menor será
o tempo de atuação do disjuntor;

 Imagine, portanto, que uma corrente 2x maior que IN atue no circuito. Pela figura anterior,
verifica-se que, para este caso, o tempo de atuação seria de 20 segundos, sendo acionado
apenas o relé térmico;

 Ademais, pode-se afirmar que o relé magnético só seria acionado por meio de uma
corrente no circuito muito maior do que a corrente nominal. Por exemplo, na passagem de
uma corrente no circuito 10x maior que a corrente nominal, o relé magnético seria
acionado e o tempo de atuação seria de 0,02 segundo.

Instalações elétricas 12
 O outro dispositivo de proteção muito utilizado, o fusível, oferece proteção contra
correntes de curto-circuito e sobrecarga, porém seu uso não é indicado para sobrecargas
leves e moderadas, devido a sua característica de atuação (tempo) x corrente não ajustável;

 Esses dispositivos fusíveis atuam interrompendo a circulação de corrente, pela fusão de

uma parte dimensionada para tal função, parte esta denominada de elo fusível;

 Essa interrupção ocorre quando a corrente excede o valor estabelecido durante um

intervalo de tempo determinado, causando, dessa forma, a elevação da temperatura no
fusível até a sua fusão;

 Os fusíveis são classificados de acordo com as características de desligamento, podendo

ser de efeito rápido ou de efeito retardado.

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 Os equipamentos classificados como de efeito rápido são mais utilizados em circuitos que
sofrem baixa variação de corrente entre as etapas de partida e a de regime normal de
operação, tais como cargas resistivas;

 Já os dispositivos classificados como de efeito retardado são mais utilizados em circuitos

que possuem corrente de partida muitas vezes superior à corrente nominal, como por
exemplo, motores elétricos;

 Não é possível utilizar fusíveis de efeito rápido para equipamentos com corrente alta de
partida, pois o circuito seria interrompido no momento em que houvesse a partida,
impedindo o funcionamento normal do equipamento;

 Os fusíveis tipos SILIZED e NH são, respectivamente, de efeito rápido e retardado. As

figuras ilustram estes dispositivos.

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Proteção contra choques elétricos

A NBR 5410/2004 estabelece diversos critérios e requisitos que devem ser atendidos para
proteção contra choques elétricos;

Esses choques elétricos podem ser ocasionados por:

 Contato direto, quando pessoas ou animais entram em contato com condutores ou

partes condutoras das instalações elétricas (denominadas “partes vivas”);
 Contato indireto, quando pessoas ou animais entram em contato com uma massa que
ficou em condições de falta, e assim os dispositivos de proteção deverão ser
dimensionados a fim de atender a esses aspectos.

Nesta seção, discutiremos o uso do dispositivo de proteção diferencial-residual (DR) para

esse tipo de proteção. O dispositivo DR é utilizado em instalações elétricas para a proteção
de equipamentos, sendo acionado quando detectadas correntes de fuga superiores ao valor
nominal.

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 Esses dispositivos são constituídos, basicamente, por quatro partes, sendo elas: um
transformador de corrente, um disparador de relé, um circuito teste e um mecanismo de
disparo;

 No mercado estão disponíveis dois tipos desses equipamentos, o disjuntor DR – que possui
elevada capacidade de interrupção, podendo atuar contra sobrecorrentes e contra contatos
indiretos dentro dos valores especificados; e o interruptor DR – que possui pequena
capacidade de interrupção.

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EXEMPLO DIDÁTICO:
Para realizar o dimensionamento correto dos disjuntores é necessário analisar os dados
fornecidos e algumas restrições para sobrecarga e curto-circuito.
Com base nos dados disponibilizados, sabemos que:

Conforme os requisitos que devem ser contemplados para atender a proteção contra
sobrecarga, sabemos que:

Aplicando os valores fornecidos, temos:

Para atender a esse intervalo, o disjuntor deverá possuir corrente nominal de 25 A (valor
comercial disponível).

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A fim de verificar se esse disjuntor seria o adequado para proteção contra sobrecargas, outro
aspecto ainda deve ser atendido, sendo:

Adotando o valor de corrente nominal de 25 A, temos:

Portanto:

De posse desse valor, podemos dizer que as condições foram atendidas para as duas
equações, podendo ser utilizado esse disjuntor de 25 A para a proteção de sobrecargas.

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Analisando agora os dados para proteção contra curto-circuito, sabemos que precisamos
atender aos seguintes requisitos:

Como a corrente presumida desse circuito é de 2 kA e a capacidade de interrupção em

função da tensão de operação é de 5 kA, concluímos que o primeiro requisito foi atendido.
Para continuarmos a análise devemos agora calcular o tempo de disparo do dispositivo de
proteção para o valor de ICS , verificando se este disjuntor de 25 A é adequado para essa
instalação.
Sabendo que:

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E, pelo enunciado, para ICS/In = 80, Tdd =0,02 segundos, precisamos agora calcular t.
Temos, portanto:

Por fim, podemos concluir que a melhor escolha neste caso, baseando-se nas características
do disjuntor fornecido, é a utilização do disjuntor termomagnético monopolar do tipo UNIC-
série 609, de corrente nominal de 25 A, que atende de forma satisfatória a proteção desse
circuito, tanto para sobrecargas, quanto para curtos-circuitos.

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EXEMPLO PRÁTICO:
Analisando uma curva tempo x corrente de um disjuntor
Vamos supor a seguinte situação: você está projetando uma instalação elétrica e antes de
escolher o dispositivo de proteção a ser utilizado, deseja verificar as características da curva
de atuação do disjuntor termomagnético, a fim de analisar se este equipamento atende as
demandas requeridas de projeto, analisando os tempos de atuação para as seguintes
situações:
• Tempo de atuação para uma corrente igual a IN;
• Tempo de atuação para uma corrente 2x maior que IN;
• Tempo de atuação para uma corrente 20x maior que IN.
Quais foram os tempos de atuação para cada caso? Quais fatores influenciaram no tempo de
acionamento desse dispositivo?
Para ser possível esta análise, precisamos da figura que fornece a curva de atuação desse tipo
de dispositivo.

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Analisando a curva disponibilizada, podemos verificar que para uma corrente igual a IN o
tempo de atuação do disjuntor seria de 2000 segundos, sendo acionado apenas o relé térmico.
Já para o segundo caso, considerando uma corrente 2x maior que IN, verificamos que a
atuação do dispositivo é bem mais rápida, de cerca de 20 segundos, sendo acionado também
pelo relé térmico.
No terceiro caso, para uma corrente 20x maior que IN, o acionamento do disjuntor
termomagnético é de 0,02 segundo, sendo acionado pelo relé magnético.
Com isso, você pode verificar que esse tipo de dispositivo de proteção atua conforme a
corrente que percorre o circuito. Quanto maior a corrente no circuito, menor será o tempo de
atuação do disjuntor.
Por fim, podemos concluir que esse dispositivo pode ser empregado tanto para correntes
altas, quanto baixas, atendendo tanto a sobrecargas quanto as correntes de curto-circuito,
porém atuando mais rapidamente em casos de corrente alta.

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 ATIVIDADE AVALIATIVA
 Resolução das questões da seção “Faça valer a pena” do Livro Didático
Digital da Seção 2.2
 Entrega: Próxima aula

Compatibilidade e Interferência Eletromagnética 23