Você sabe o que é um disjuntor e como fazer para dimensionar em uma instalação elétrica?
Neste artigo nós iremos responder as dúvidas mais comuns sobre o disjuntor, para que ele serve, como funciona e os tipos mais comuns encontrados.
Além disso, vamos ensinar como dimensionar os disjuntores parciais para cada tipo de circuito elétrico, e o disjuntor geral da instalação.
E para fechar com chave de ouro, quero te mostrar como dimensionar o disjuntor do quadro medidor e o interruptor DR.
Portanto, se você quer aprender mais sobre como dimensionar disjuntor, então, continue lendo esse artigo.
O que é um disjuntor
O disjuntor é um dispositivo eletromecânico que tem a função de proteger as instalações elétricas em casos de pico de corrente, sobrecarga e curto-circuito.
Basicamente, o disjuntor monitora e controla a corrente elétrica, interrompendo imediatamente sua circulação em caso de picos que ultrapassem o considerado adequado.
Uma característica do disjuntor, é a sua capacidade de poder ser rearmado manualmente, depois de interromperem a corrente em virtude da ocorrência de uma falha.
Para que serve o disjuntor na instalação elétrica
O disjuntor serve para proteger os elementos existentes no circuito caso ocorra uma corrente de pico maior que o limite suportado pelo mesmo.
Uma falha na eletricidade de uma casa ou apartamento, pode colocar todos os circuitos em perigo, ainda que eles não façam parte do mesmo ambiente.
Uma das formas mais simples de evitar esse problema é organizando a rede elétrica em circuitos e com a colocação de disjuntores nos circuitos.
Como funciona o disjuntor
Todo disjuntor possui uma corrente máxima suportada, e passando dessa corrente eles interrompem a passagem de corrente no circuito.
Assim que a corrente elétrica que passa por ele ultrapassa o seu valor nominal, ele interrompe o circuito impedindo o fornecimento de energia para as cargas do circuito.
Além de dispositivos de proteção, os disjuntores servem também de dispositivos de manobra.
Eles funcionam como interruptores normais que permitem interromper manualmente a passagem de corrente elétrica.
Tipos de disjuntores mais comuns
Antes de falar sobre os tipos de disjuntores, gostaria de abordar algo importante sobre a classificação dos tipos de disjuntores.
Em uma instalação elétrica os disjuntores podem ser classificados como disjuntor unipolar, para circuitos que são de uma única fase, como tomadas e iluminação em circuitos com 127 V ou 220 V.
Temos também o disjuntor bipolar para circuitos que são de duas fases, usados em torneiras elétricas e chuveiros com 220 V.
E por último, temos o disjuntor tripolar que é usado em circuitos que são de três fases, como usado em motores com 220 V ou 380 V.
Agora, nós iremos conhecer outros tipos de disjuntores muito usados em instalações elétricas residenciais e comerciais que são o térmico, magnético e termomagnéticos.
Disjuntor térmico
O disjuntor térmico tem como função principal a de proteger os condutores contra os sobreaquecimentos provocados pelas sobrecargas prolongadas na instalação elétrica.
Esse tipo de disjuntor é bastante utilizado como precaução contra incêndios, e é acionado de uma maneira diferente em relação aos demais componentes.
Em contrapartida, não é muito preciso e dispõe de um tempo de reação relativamente lento, não sendo possível o seu uso para proteção contra curto circuitos.
Disjuntor magnético
O disjuntor magnético funciona baseado no eletromagnetismo, onde uma variação de corrente elétrica que atravessa as espiras de uma bobina, assim, gera o campo magnético.
Esse campo magnético, quando atinge uma determinada força, atrai magneticamente um contato que interrompe o circuito.
Assim, quando a corrente passa do máximo do disjuntor, a bobina cria um campo magnético que desarma o disjuntor.
A grande vantagem é a velocidade de interrupção instantânea, que permite esse disjuntor na proteção de curto circuitos.
Disjuntor termomagnético
O disjuntor termomagnético conhecido também como magnetotérmico, é uma junção do disjuntor térmico e magnético.
Esse é o dispositivo mais seguro e mais usado hoje em dia nas instalações elétricas residenciais e comerciais.
Este tipo de disjuntor atua com a função de manobra para abertura e fechamento voluntário do circuito.
Nele contém a proteção contra sobrecarga que atua como no disjuntor térmico, e a proteção contra curto-circuito, que atua como no disjuntor magnético.
Este disjuntor possui duas funções importantes, e ainda se torna mais barato quando comparado ao disjuntor magnético.
Curva de disjuntores na instalação elétrica
Já que estamos falando de disjuntores, não poderíamos de deixar de falar sobre um elemento importante que é a curva de disparo.
A curva de disparo ou ruptura do disjuntor é o tempo em que o disjuntor suporta uma corrente acima da corrente nominal por determinado tempo.
Os disjuntores têm uma margem de tolerância para esse pico, e para cada tipo de carga foi estipulado uma curva de ruptura para o disjuntor e essas curvas foram separadas em categorias.
Podemos classificar os disjuntores pelas suas curvas de desarme ou disparo, e essas curvas são: B, C e D.
Disjuntor de curva B
Estes disjuntores são utilizados para realizar a proteção de equipamentos que possuam alguma característica resistiva.
Alguns exemplos são os aquecedores, chuveiros elétricos, fornos elétricos, tomadas, lâmpadas incandescentes, entre outros.
A curva de ruptura B para um disjuntor estipula, que sua corrente de ruptura está compreendida entre 3 e 5 vezes a corrente nominal.
Neste caso, um disjuntor de 10 A nesta curva deve operar quando sua corrente atingir entre 30 A a 50 A.
Disjuntor de curva C
O disjuntor de curva C é ideal para as cargas de característica indutiva, ou seja, máquinas de lavar roupas, lâmpadas fluorescentes, motores elétricos, entre outros.
O disjuntor de curva C tolera de 5 a 10 vezes a mais em relação à corrente nominal, e o disjuntor para ar-condicionado é um exemplo desse tipo de variação.
Neste caso, um disjuntor de 10 A nesta curva deve operar quando sua corrente atingir entre 50 A a 100 A.
Disjuntor de curva D
Já o disjuntor de curva D é mais indicado para as cargas que contam com grande corrente de partida.
Um grande exemplo da necessidade desse tipo de disjuntor é para os transformadores de baixa tensão.
O disjuntor de curva D, no entanto, tolera de 10 a 20 vezes a mais em relação à corrente nominal.
Normalmente, os disjuntores residenciais não são de curva D, pois esses são mais comuns em indústrias, lembrando que essa tolerância é para o pico de corrente e não para o uso contínuo.
Na dúvida sempre consulte os catálogos dos fabricantes para características próprias das marcas.
Como fazer o dimensionamento do disjuntor passo a passo
Para que possamos fazer o dimensionamento dos disjuntores no projeto elétrico, é preciso que a instalação já tenha sido devidamente dividida em circuitos de utilização.
Neste caso abordado, nós iremos aproveitar o mesmo projeto de uma residência que foi publicado em um artigo aqui no blog.
No artigo, nós ensinamos como fazer a correta divisão de circuitos elétricos em uma residência, se você ainda não viu, peço que leia este artigo.
Calculando a potência total de cada circuito
O primeiro passo que fizemos para o dimensionamento do disjuntor foi o levantamento da potência total de cada circuito da instalação.
Nossa residência, tem dois circuitos de iluminação, sendo social e de serviço, sete circuitos de tomadas de uso geral e três circuitos de tomadas de uso específicas, um total de 12 circuitos.
A previsão de cargas da instalação, foi feita conforme a norma NBR 5410, com a descrição dos equipamentos básicos usados na residência.
Veja na tabela abaixo como ficou os circuitos e a previsão de cargas nos circuitos de iluminação, tomadas e tomadas de uso específico.
No circuito 3 para tomadas de uso geral (TUG’S), a potência total, ou seja o somatório de todas as potências foi de 900 VA e assim por diante.
Agora nosso próximo passo é fazer o cálculo de corrente elétrica de cada circuito da nossa residência.
Calculando a corrente de cada circuito
A fórmula P=UxI permite o cálculo da corrente, desde que os valores da potência e da tensão sejam conhecidos.
Para achar o valor da corrente, basta dividir os valores conhecidos, ou seja, o valor da potência pela tensão.
Veja neste exemplo, no circuito 3 temos a potência total do circuito de 900 VA e a tensão no valor de 127 V.
Substituímos os valores da tensão e da potência na fórmula, temos que a corrente deste circuito será de 7,1 A.
Para facilitar o entendimento, realizamos todos os cálculos na tabela abaixo, veja só como ficou o preenchimento da nossa tabela.
Dimensionando o número de circuitos agrupados
Para descobrir os circuitos agrupados, consultei a planta com a divisão dos circuitos elétricos, e o caminho que cada circuito percorreu.
Por exemplo, no circuito 3 nós agrupamos três tipos de circuitos, sendo eles o circuito da sala, o circuito do dormitório 1 e o circuito do hall.
Esses circuitos agrupados representam uma potência de 900 VA, dentro do limite da norma NBR 5410, que seria no máximo de 1270 VA por circuito.
Este método é mais fácil para determinar o dimensionamento de disjuntores em instalações residenciais, veja como ficou a tabela resumida.
Calculando a corrente nominal do disjuntor
Já temos o valor da corrente de cada circuito e já sabemos o número de circuitos agrupados, nosso objetivo agora é conhecer o valor da corrente nominal do disjuntor.
Para descobrir qual o disjuntor correto para o circuito, basta relacionar na tabela abaixo a coluna de circuitos agrupados por eletroduto e qual a corrente do circuito.
Por exemplo, no circuito 3, nós encontramos a corrente no circuito de 7,1 A e ele possui 3 agrupamentos de circuito.
Consultando a tabela acima, vimos que o disjuntor mais apropriado ou próximo a este valor, será o disjuntor de 10 A.
Agora veja em uma versão resumida, como ficou o dimensionamento dos disjuntores e as seções dos condutores conforme a tabela.
Correção do dimensionamento dos condutores
Todo os disjuntores já estão dimensionados corretamente, porém precisamos revisar com a NBR 5410 e verificar para cada circuito, a seção mínima exigida para os condutores.
Observe na tabela abaixo sobre descrição dos tipos de circuitos de iluminação e dos circuitos de força, há algo importante que precisamos abordar sobre a seção dos condutores.
A NBR 5410 estabelece que a seção mínima para condutores de circuitos de iluminação deve ser de 1,5 mm² e a seção mínima para condutores de força deve ser de 2,5 mm².
Neste caso, todo os circuitos de força da nossa instalação devem ser corrigidos para 2,5 mm² e não 1,5 mm² como está na tabela, essa é uma exigência da norma.
Os circuitos de iluminação permanecem inalterados, pois já estão adequados, conforme a norma, e o circuito 3 até o circuito 10 serão corrigidos para 2,5 mm².
Mas, o que fazer quando a seção encontrada na tabela for superior a da norma?
Neste caso, deve prevalecer o maior valor de seção mínima, assim como fizemos no circuito 11 e o circuito 12.
Agora veja na tabela abaixo como ficou a correção dos condutores conforme exigido pela norma NBR 5410.
Tabela dimensionamento dos disjuntores
Fizemos as correções dos condutores com as seções corrigidas conforme a exigência da norma.
Agora veja como ficou a tabela de dimensionamento com os tipos, curvas e quantidade de pólos de disjuntores.
Para os disjuntores dos circuitos de iluminação foi adotada a curva C, e para os circuitos de tomadas nós iremos utilizar curva B.
Nos circuitos de tomadas de uso específico como o chuveiro adotamos a curva B, por ser um circuito resistivo.
No circuito 11 para área de serviço será utilizado disjuntor com curva C, como exemplo a máquina de lavar, e no circuito 12 da torneira elétrica temos o disjuntor de curva B.
O tipo de disjuntor adotado foi disjuntor termomagnético para proteção de curto circuitos e sobrecarga com IDR, que falaremos mais adiante.
Como dimensionar o disjuntor no quadro medidor
Para que possamos dimensionar o disjuntor do quadro medidor, é necessário saber a potência total instalada e o tipo de sistema de distribuição da companhia de eletricidade.
Nós já iniciamos este passo no artigo anterior sobre divisão de circuitos elétricos, se tiver alguma dúvida, leia o artigo novamente.
Fazendo a soma da potência de iluminação social (620 VA) com a iluminação de serviço (480 VA), teremos uma potência total de iluminação de 1080 VA.
Fazendo o somatório com todas as tomadas de uso geral, teremos a potência total das tomadas no valor de 6900 VA.
Para as tomadas de uso específico, a potência total é de 12100 W, contabilizando o valor da potência da geladeira (não esqueça).
Levantamento da potência total
Para obter a potência total da instalação é necessário calcular a potência ativa e somar as potências ativas.
Aplicando o fator de potência 1,0 a potência de iluminação temos a potência ativa de 1080 W e aplicando o fator de 0,8 a potência das tomadas de uso geral temos a potência ativa de 5520 W.
Por último, temos as tomadas de uso específico, neste caso não é necessário aplicar o fator de potência, pois este já tem uma potência ativa de 12100 W.
Ao realizar o somatório das potências ativas de iluminação, tomadas e tomadas de uso específicas, teremos a potência ativa total da instalação de 18700 W.
Dimensionando o disjuntor do medidor
Para dimensionar o disjuntor aplicado no quadro medidor, nós iremos utilizar a potência total instalada e o tipo de sistema de distribuição da companhia de eletricidade.
A nossa potência total instalada é 18700 W e segundo a tabela abaixo da norma NTU-1 da concessionária ELEKTRO, o sistema de distribuição será estrela com o aterramento do neutro.
Consultando a tabela 1 da NTU-1, vimos que a nossa potência da instalação de 18700 W ou 18,7 KW está na faixa entre 15<C<20.
Como 18,7 KW é maior que 15 KW e menor do que 20 KW, então a corrente nominal do disjuntor será de 70 A.
O tipo de fornecimento, conforme o valor da potência total instalada, será bifásico a três fios, sendo duas fases e um neutro com tensão 127 V e 220 V.
Lembrando que as normas das concessionarias, o nome ou até as categorias da instalação são revisadas e alteradas constantemente, procure a última versão no site da empresa.
Como dimensionar o disjuntor geral
Para dimensionar o disjuntor geral do nosso projeto elétrico corretamente, nós criamos um passo a passo para facilitar o entendimento.
Além disso, nós fizemos um eBook que ensina como dimensionar passo a passo o disjuntor geral da instalação elétrica, clique no link e baixe agora.
Passo 1
No passo 1, temos que para calcular o circuito de distribuição, é necessário somar os valores das potências ativas de iluminação e tomadas de uso geral.
A potência ativa da iluminação é 1080 W somado com a potência ativa das tomadas de uso geral que é 5520 W, teremos um total de 6600 W.
Agora, vamos recorrer a tabela abaixo de fatores de demanda para iluminação e pontos de tomadas de uso geral.
Observando a tabela, vimos que a potência encontrada de 6600 W está compreendida entre 6001 a 7000, logo o fator de demanda deverá ser 0,40.
Este cálculo serve para dimensionar o disjuntor para uma corrente mais próxima da média de utilização, garantindo assim uma melhor proteção e seletividade.
Lembrando que os fatores de demanda que estão sendo usados nestes cálculos, foram disponibilizados em tabelas pelas concessionária ELEKTRO, em suas normas de distribuição.
Passo 2
No passo 2, fizemos a multiplicação do potência ativa de iluminação e tomadas de uso geral (6600 W), pelo fator de demanda encontrado que é 0,40, o resultado foi 2640 W.
Passo 3
No passo 3, nosso objetivo é encontrar o fator de demanda para as tomadas de uso específico, por isso vamos recorrer a outra tabela específica a esse tipo de circuito.
Nossa instalação possui quatro circuitos de tomadas específicas, sendo o chuveiro, torneira elétrica, geladeira e máquina de lavar.
Analisando a tabela abaixo, vimos que uma instalação de tomadas de uso específico com quatro circuitos, deve ter um fator de demanda de 0,76.
Aplicando o fator de demanda de 0,76 sobre a potência ativa total dessas tomadas específicas (12100 W), encontramos o valor de 9196 W.
Passo 4
No passo 4, depois que já fizemos a correção das potências ativas com o fator de demanda, basta somar todos os valores encontrados.
A soma da potência ativa de iluminação e tomadas de uso geral (2640 W) com a potência ativa das tomadas de uso específico (9196 W), será 11836 W.
Passo 5
Nosso último passo agora, será dividir o valor obtido de 11836 W pelo fator de potência médio de 0,95, obtendo assim o valor procurado da potência do circuito de distribuição que será 12459 VA.
De posse da potência do circuito de distribuição, nosso objetivo agora é calcular a sua corrente.
Cálculo da corrente do circuito de distribuição
Para encontrar o valor da corrente do circuito de distribuição, basta usaremos a seguinte fórmula P=UxI.
Neste caso, temos o valor da potência de distribuição de 12459 VA, e o valor da maior tensão que temos na instalação, que é 220 V.
Substituindo os respectivos valores na fórmula, iremos encontrar a corrente do circuito de distribuição no valor de 56,6 A.
Observando novamente a tabela com os disjuntores, nosso disjuntor geral será provavelmente de 70 A, ou próximo encontrado no mercado.
A classe do disjuntor geral será a maior classe entre as mencionadas, neste caso, será classe C.
Como dimensionar o interruptor ou o disjuntor DR no projeto elétrico
Dimensionar o dispositivo DR é determinar o valor da corrente nominal e da corrente diferencial-residual nominal de atuação.
O objetivo é garantir a proteção das pessoas proteger pessoas e os animais contra os efeitos do choque elétrico seja por contato direto como indireto
Estes dispositivos diferenciais são obrigatórios segundo a NBR 5410, mas infelizmente não é do conhecimento de todos os profissionais de eletricidade.
Diferenças entre IDR e DDR
Primeiro, gostaria de responder a uma dúvida muito comum sobre a diferença entre o IDR e o DDR.
O IDR é a abreviação de interruptor diferencial residual ou popularmente chamado de apenas DR.
Este interruptor é conectado junto ao disjuntor do circuito, e atua somente em casos de corrente de fuga, e não de curtos circuitos.
Se houver uma corrente de fuga superior a 30 mA na instalação elétrica, o circuito será desarmado automaticamente.
E o DDR é a abreviação de disjuntor diferencial residual, uma versão mais completa que funciona como disjuntor e também atua em casos de corrente de fuga.
Qual escolher DDR ou IDR para o nosso projeto elétrico
Dando prosseguimento ao dimensionamento desse dispositivo DR nosso projeto elétrico, temos que observar alguns detalhes.
Em nosso projeto, não será permitido usar um disjuntor DR de 25 A, por exemplo, em circuitos que utilizem condutores de 1,5 mm² e 2,5 mm².
Nossa solução será utilizar uma combinação de disjuntor termomagnético com o interruptor diferencial residual.
Mas o que diz a norma sobre o IDR
A NBR 5410 estipula as condições mínimas necessárias para um funcionamento adequado e seguro das instalações de baixa tensão.
Neste caso, mais especificamente no item 5.1.3.2.2 é discutido sobre a obrigatoriedade do uso de IDRs nos seguintes casos:
- Em circuitos que sirvam de ponto de utilização situados em locais que contenham chuveiro ou banheira.
- Em circuitos que alimentem tomadas situadas em áreas externas à edificação.
- Em circuitos que alimentem tomadas em áreas internas que possam vir a alimentar equipamentos nas áreas externas.
- Em circuitos que sirvam de pontos de utilização situados em cozinhas, copas, lavanderias, áreas de serviço, garagem e demais dependências internas molhadas ou sujeitas à lavagem.
Por fim, a NBR 5410 não especifica a obrigatoriedade deste dispositivo por ponto, por circuito ou por grupo de circuito.
Mas vale lembrar, que não é recomendada a utilização de apenas um IDR para toda instalação elétrica residencial.
Dimensionando o IDR passo a passo
Para escolher o interruptor diferencial residual (IDR) corretamente, devemos observar a corrente nominal dos disjuntores termomagnéticos.
De um modo geral, as correntes nominais típicas disponíveis no mercado, seja para disjuntores DR ou interruptores DR são: 25, 40, 63, 80 e 100 A.
Veja como ficou a tabela abaixo com os respectivos valores da corrente nominal do disjuntor e a corrente nominal mínima do IDR.
Por exemplo, no circuito 1 nós dimensionamos um disjuntor termomagnético com corrente nominal de 10 A.
Neste caso, conforme a tabela, nós usaremos um interruptor diferencial residual com corrente nominal de 25 A.
Por fim, fizemos uma tabela resumo com o dimensionamento dos interruptores diferenciais residuais dos circuitos do nosso projeto elétrico.
Classe de dispositivos DR
Pra fechar com chave de ouro, precisamos agora definir a classe do nosso dispositivo DR, mas precisamos saber qual é a ideal.
Existem 4 tipos de classes para dispositivos DR, e todos eles são interruptores diferenciais exclusivamente para instalações de corrente alternada.
A diferença encontra-se no tipo de correntes de fuga que são capazes de detectar.
Os dispositivos de classe AC, são capazes de detectar apenas fugas de corrente alternada e são utilizados em instalações elétricas residenciais, comerciais e prediais.
Mas também podem ser encontrados em instalações elétricas industriais de características similares.
Já os dispositivos de classe A, são capazes de detectar fugas de corrente alternada e correntes alternadas com componente contínua (contínuas pulsantes).
Geralmente geradas por cargas não lineares, como por exemplo, retificadores de onda (tipo Ponte de Wheatstone).
E os dispositivos de classe B, são capazes de detectar fugas de corrente alternada, corrente alternada com componente contínua (contínuas pulsantes) e correntes contínuas puras.
Esse é o tipo de dispositivo ideal para variadores trifásicos, inversores, ascensores, equipamentos médicos e UPS.
Por fim, temos a classe SI, para corrente alternada e contínuas pulsadas super imunizado.
Essa classe foi concebida para manter uma rede de segurança e uma continuidade de serviço ótima nas instalações com perturbações.
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Forte Abraço!