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Nesta seção falaremos especificamente dos disjuntores, dispositivos de proteção contra sobrecargas e curto-circuito. Apesar de serem classificados como dispositivos de proteção, os disjuntores atuam especificamente na conservação dos cabos elétricos da instalação, ao invés da proteção de pessoas propriamente dita - contudo, indiretamente os disjuntores conservam a vida alheia pois evitam incêndios ocasionados por uma avaria no sistema elétrico -, isso ocorre justamente porque sua curva de atuação é dimensionada para proteger a isolação dos condutores contra sobrecarga e curto-circuito.
Existem então alguns tipos de disjuntores, cada um com uma função específica atribuida a si. Veja abaixo:
DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO CONTRA SOBRECORRENTES
(apelidado DISJUNTOR TERMOMAGNÉTICO (DTM), ou, simplesmente, MINI-DISJUNTOR)
Sua função é óbvia, ele tem por responsabilidade manter a isolação dos cabos em plenas condições através da detecção de sobrecorrentes, isto é, correntes acima do normal ocasionadas por sobrecarga, curto circuio, etc. É improvável encontrar hoje um painel elétrico que não tenha disjuntor termomagnético. Essa detecção é feita através de duas tecnologias implantadas no interior do dispositivo, que são:
• PROTEÇÃO/TECNOLOGIA TÉRMICA (proteção contra sobrecarga): é responsável por identificar correntes que estão levemente acima do limite nominal por um período prolongado (aquecimento excessivo). Casos comuns de sobrecarga é a utilização de uma potência superior ao valor de demanda adotado em uma tomada, ou seja, se numa TUG (tomada de uso geral), com 10A de corrente nominal e tensão igual a 127V, forem utilizados 3 dispositivos de 500VA cada um, ou seja, 1500VA, haverá um valor de corrente maior do que a do valor limite do cabo que compõe o circuito da tomada, que é 1270VA ( 127 x 10 = 1270 [VA] ), assim essa potência além do limite ocasionará em uma corrente maior que 10A e se dissipará através de calor por efeito Joule, e o calor irá derreter a isolação do cabo condutor, o que pode provocar outras consequências, tal como incêndios.
Basicamente consiste em duas lâminas de metais com coeficientes de dilatação diferentes soldadas uma à outra. Quando a corrente excede o valor nominal, o calor gerado pelo efeito Joule faz com que o bimetal se curve. Ao atingir um certo ângulo, ele aciona mecanicamente o gatilho de disparo, abrindo os contatos.
• PROTEÇÃO/TECNOLOGIA MAGNÉTICA (proteção contra curto circuito): é responsável por reagir instantaneamente a aumentos massivos e repentinos de corrente, geralmente causados por um curto circuito, mas também por outras razões - tal como nos motores, onde se observa uma corrente de pico múltiplas vezes maior que sua corrente nominal ao dar sua partida. Como dito, causas comuns são os curtos circuitos, fenômenos que fazem com que os elétrons optem pelo caminho de menor resistência elétrica e, como consequência, a corrente aumenta gradativamente tendendo ao infinito; como exemplo, quando um cabo fase se desprende e encosta na carcaça aterrada de uma máquina, como o terra e o neutro são referenciados entre si, ocorre um fechamento do circuito e uma corrente passa a circular, e é essa corrente que faz o disjuntor desarmar através da tecnologia magnética, pois o disjuntor já tem sua corrente nominal na qual ele irá trabalhar sem desarmar e, assim como uma corrente elétrica cria um campo magnético, consequentemente o disjuntor também tem um campo magnético que ele irá trabalhar em condições normais sem desarmar. No entanto, quando essa corrente aumenta tendendo ao infinito por conta de um curto circuito, o campo magnético também tende a aumentar de tamanho, e assim que ele aumenta de tamanho que a parte magnética do disjuntor entra em ação desarmando o disjuntor em milissegundos e protegendo a instalação. Basicamente, isso acontece pois no centro do disjuntor há uma bobina de cobre com um pistão móvel em seu interior, no curto-circuito, o campo magnético gerado é forte o suficiente para "puxar" ou "empurrar" o pistão instantaneamente através da força eletromagnética, desarmando então.
• TECNOLOGIA DE EXTINÇÃO DE ARCO-ELÉTRICO (câmara de centelha): sempre que os contatos de um disjuntor se abrem sob carga, a eletricidade tenta continuar fluindo pelo ar, criando um arco elétrico (plasma) extremamente quente. A câmara de centelha é basicamente um conjunto de placas metálicas paralelas (septos) que "fatiam" o arco elétrico. O arco é atraído para dentro dessas placas, onde é resfriado, fragmentado e rapidamente extinguido, evitando que o calor derreta os componentes internos do dispositivo.
EXEMPLARES DE DISJUNTORES TERMOMAGNÉTICOS + UM EXEMPLO DE APLICAÇÃO DO DISJUNTOR
QUANTIDADE DE POLOS
Como visto na imagem acima, existem quatro diferentes modelos de disjuntores, do menor ao maior, sendo cada um utilizado de acordo com as configurações de alimentação dos circuitos da instalação, as quais podem ser monofásico (fase + neutro), bifásico (fase + fase + neutro) e trifásico (fase + fase + fase + neutro). Nestes termos, entram em ação os diferentes tipos de disjuntores:
• disjuntor monopolar: feito somente para monitorar uma fase, como o nome já diz ("mono") - nunca utilizar monopolar para o neutro (saiba mais abaixo);
• disjuntor bipolar: feito para monitorar duas fases, ou fase e neutro juntos - que é o que a norma permite referente a utilização de disjuntor para neutro;
• disjuntor tripolar: feito para monitor três fases, ou duas fases e neutro juntos - outra forma que a norma permite a utilização de disjuntor para neutro;
• disjuntor tetrapolar: feito para monitorar três fases e o neutro juntos, como o nome já diz ("tetra" = quatro, ou seja 3 fases + 1 neutro).
CONFIGURAÇÃO DOS DISJUNTORES REFERENTE A QUANTIDADE DE FASES E/OU NEUTRO
CURVAS DE DISPARO
O nome específico da classificação dos disjuntores de acordo com sua sensibilidade ao disparo magnético é Curva de Disparo Característica. Essas curvas definem o múltiplo da corrente nominal (In) necessário para que o dispositivo atue instantaneamente (proteção magnética). No Brasil, seguimos a norma NBR IEC 60898, que padroniza as três curvas principais:
• CURVA B: a proteção magnética atua assim que a corrente do circuito que passa pelo disjuntor atinge de 3 a 5 vezes o valor da corrente nominal do disjuntor, ou seja, se um disjuntor tem 32A de corrente nominal, então ele só desarma na faixa de 96A a 160A. É utilizado basicamente em cargas resistivas com baixos picos de partida (chuveiros, aquecedores, tomadas de uso geral);
• CURVA C: a proteção magnética atua assim que a corrente do circuito que passa pelo disjuntor atinge de 5 a 10 vezes o valor da corrente nominal do disjuntor, ou seja, se um disjuntor tem 32A de corrente nominal, então ele só desarma na faixa de 160A a 320A. É utilizado basicamente em cargas indutivas leves (motores pequenos, lâmpadas fluorescentes, ar-condicionado residencial);
• CURVA D: a proteção magnética atua assim que a corrente do circuito que passa pelo disjuntor atinge de 10 a 20 vezes o valor da corrente nominal do disjuntor, ou seja, se um disjuntor tem 32A de corrente nominal, então ele só desarma na faixa de 320A a 640A. É utilizado basicamente em cargas com grandes picos de partida (transformadores de manobra, grandes motores industriais, máquinas de solda);
• CURVA K: Tem ainda a curva K, considerada uma curva de aplicação especial, menos comum em instalações residenciais e muito mais presente no ambiente industrial e em equipamentos sensíveis. Ela segue critérios da norma IEC 60947-2 (em vez da IEC 60898, que rege as curvas B, C e D). Sua principal característica é ser uma curva de resposta rápida para sobrecargas, mas com uma tolerância alta para picos de partida. A proteção magnética da curva K atua na faixa de corrente de 8 a 12 vezes o valor da corrente nominal, ou seja, se um disjuntor tem 32A de corrente nominal, então ele só desarma na faixa de 256A a 384A.
QUANTO AS CARACTERISTICAS EXTERNAS DO DISJUNTOR
DISJUNTOR-MOTOR
O disjuntor motor é um dispositivo de proteção essencial em painéis elétricos, utilizado para proteger motores elétricos trifásicos contra sobrecarga e curto-circuito. Ele combina as funções de um disjuntor com as de um relé térmico, garantindo segurança e confiabilidade na partida e operação dos motores. Nada melhor do que entender o disjuntor-motor comparando-o com o disjuntor termomagnético que vemos acima.
Primeiramente, deixar claro que nos quesitos de proteção magnética e térmica tanto um como outro têm implantado em seu conteúdo, no entanto, difere-se o disjuntor-motor do mini-disjuntor por:
1. Ajuste da Corrente Térmica (Ir): esta é a diferença mais visível e prática:
• Mini-disjuntor: Possui uma corrente nominal fixa (ex: 20A). Se o motor consome 17A, o disjuntor de 20A demorará muito para atuar em uma sobrecarga leve, o que pode queimar o enrolamento do motor.
• Disjuntor-Motor: Possui um dial (botão rotativo) de ajuste, comumente chamado de "range". Você pode configurar a corrente exata de trabalho do motor (ex: ajustar de 14A a 20A). Isso permite uma proteção térmica muito mais próxima da realidade da carga.
2. Sensibilidade à falta de fase: esta é a diferença tecnológica mais crítica para a vida útil de um motor:
• Mini-disjuntor: Não "sabe" se uma fase caiu. Se uma das três fases falhar, as outras duas tentarão compensar a carga, a corrente subirá e o motor queimará por sobreaquecimento antes que o disjuntor comum desarme.
• Disjuntor-Motor: Possui um mecanismo interno sensível ao desequilíbrio de fases. Se uma fase cair, o diferencial mecânico interno desarma o dispositivo rapidamente, protegendo o motor contra o travamento e a queima.
3. Capacidade de Interrupção (Icu): momento em que o dispositivo vem a 'explodir'
• Mini-disjuntor: Geralmente projetado para suportar curtos-circuitos moderados (comum encontrar 3kA ou 4,5kA em modelos residenciais);
• Disjuntor-Motor: É construído para ambientes industriais e possui uma capacidade de interrupção de curto-circuito muito superior (frequentemente 50kA ou 100kA), suportando o estresse severo de manobras constantes.
4. Compensação de Temperatura Ambiente: os motores muitas vezes trabalham em ambientes quentes (próximo a máquinas ou em salas de máquinas). O disjuntor-motor é projetado para compensar variações de temperatura ambiente, garantindo que o disparo térmico ocorra com base no calor gerado pela corrente do motor, e não apenas pelo calor do ambiente externo.
Portanto, conclui-se de forma resumidamente bem que, embora ambos utilizem as tecnologias térmica e magnética, o disjuntor-motor é um dispositivo de proteção que, como o nome já diz, é específico para máquinas rotativas, enquanto o disjuntor termomagnético (DTM) comum é um dispositivo de proteção de linha (cabos). Abaixo uma foto do disjuntor-motor.
Quatro modelos diferentes (no quesito acionamento) de disjuntor-motor
Aplicação prática de um disjuntor-motor
CARACTERISTICAS PARA LEITURA DO DISJUNTOR-MOTOR
• DIAL PARA AJUSTE DE CORRENTE (sobrecarga): permite configurar a corrente nominal do motor para proteger contra sobreaquecimento;
• BOTÃO DE TESTE: simula uma falha para verificar o funcionamento do mecanismo de proteção, isto é, se a parte mecânica está apta e não irá falhar;
• ESPAÇO PARA INSERIR BLOCO AUXILIAR DE CONTATO: permite integrar contatos auxiliares para sinalização remota ou intertravamento;
• POSIÇÃO "ON": posição em que o disjuntor está armado e permitindo o fluxo de energia da fonte para o moto
• POSIÇÃO "TRIP": localizada no intermédio do ON e OFF, é a posição em que o disjuntor, quando em funcionamento, detecta alguma falha no circuito;
• POSIÇÃO "OFF": posição em que o disjuntor está desarmado, impedindo o fluxo de energia da fonte para o motor;
• CLASSE DE DISPARO: A Classe de Disparo, diferente da curva de disparo, está relacionada exclusivamente à sobrecarga, protegendo contra o aquecimento excessivo dos enrolamentos do motor. Indica o tempo em que o disjuntor permanece armado no momento em que a corrente de sobrecarga atinge seu valor, isto é, para exemplificar, suponhamos um motor que, ao ser ligado, consome durante 20 segundos uma corrente de 7,2 vezes a sua corrente nominal até atingir a rotação de trabalho e como a atuação térmica demora para ser ativada o motor continua trabalhando até que em determinado tempo, caso ele continue nessa corrente, o disjuntor desarma e esse tempo depende do tipo da classe de disparo. Existem diferentes classes de disparo, onde o tempo de disparo é diretamente proporcional ao número da classe, ou seja, a classe de disparo tipo 5 para baixo é a mais sensível de todas, onde o motor consegue se manter sob 7,2 vezes a sua corrente nominal durante um tempo de menos de 5 segundos, depois disso o disjuntor desarma. O mais comum é o classe 10, assim como o da imagem acima, mantendo a carga ligada sob 7,2 vezes a sua corrente nominal durante um tempo de no máximo 10 segundos, desarmando após este tempo. Existem outros, onde são aplicados para motores com média e alta inércia, isto é, motores com cargas pesadas que exigem um valor de corrente maior no início do giro do rotor, que são os classe 20 e classe 30 que, respectivamente, duram no máximo 20 segundos sob uma corrente de 7,2 vezes seu valor nominal e 30 segundos no máximo sob valores de no máximo 7,2 vezes o seu valor nominal de corrente, depois desse tempo o disjuntor desarma;
• MODELO DO DISJUNTOR: é o modo como o fabricante determina em seu catalogo as linhas de seus produtos, essencial quando o valor da corrente nominal para curto-circuito não aparece na carcaça do disjuntor, basta consultar esse modelo que conhecerá esse valor de corrente;
• VERSÃO E LOTE DE FABRICAÇÃO: é um código que nada tem a ver com eletricidade, e sim basicamente uma utilidade interna do fabricante para saber a linha de produção que realizou a construção do disjuntor;
• RETÂNGULO PARA TAG DE IDENTIFICAÇÃO: assim como coloca-se anilhas nos cabos para identifica-los, os retângulos vazios presentes nas carcaças dos disjuntores-motores serve para alocar uma TAG para identificar qual circuito ele está alimentando.
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