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A proteção certa e fonte de alimentação redundante

A escolha certa do equipamento de proteção assegura a operação segura das instalações elétricas e uma elevada disponibilidade da instalação. 

Disjuntores de linha e disjuntores de proteção de equipamentos

Instalação profissional de disjuntores de proteção de equipamentos  

Instalação profissional de disjuntores de proteção de equipamentos

Os disjuntores de linha protegem os cabos de distribuição de corrente em edifícios ou instalações. Eles operam uma desconexão somente em caso de curto-circuito no equipamento final para proteger o cabo contra uma sobrecarga. Os disjuntores apresentam uma elevada capacidade de comutação a partir de 6 kA.

Com último nível de proteção para equipamentos finais, osdisjuntores termomagnéticos e eletrônicos oferecem a proteção mais eficaz contra curto-circuito e sobrecarga. Se consumidores isolados ou pequenos grupos funcionais forem protegidos em separado, as partes da instalação não afetadas podem continuar funcionando em caso de erro, desde que o processo geral o permita.

Se for instalado um novo circuito de corrente, é necessário providenciar de imediato uma proteção adaptada do equipamento final previsto. Durante a instalação, também devem considerados os comprimentos e as bitolas dos cabos. Os cabos precisam estar preparados para a corrente operacional esperada, mas também para uma eventual corrente de sobrecarga e de curto-circuito. No âmbito de uma proteção hierarquizada das áreas da instalação, deve ser observada a seletividade entre os vários fusíveis ou equipamentos de proteção. Também isso assegura uma melhoria da disponibilidade da instalação, pois só é desconectado o circuito de corrente com defeito.

É aconselhável a instalação dos disjuntores de proteção de equipamentos num ponto de fácil acesso no quadro de comando, para que seja possível restabelecer a ligação de modo rápido e simples após um disparo. Da mesma forma, o quadro de comando não deve ser excessivamente equipado para não sobrecarregar a fonte de alimentação. Para além disso, você deve assegurar uma ventilação e refrigeração suficientes. Assim serão evitados disparos por engano.

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A seleção do disjuntor de proteção de equipamento certo

Disjuntores de proteção de equipamentos  

Diversos modelos de disjuntores de proteção de equipamentos

Os requisitos de uma proteção de equipamentos ideal variam conforme o campo de aplicação e o setor de atividade. Por isso, os disjuntores de proteção de equipamentos funcionam com diversas tecnologias: eletrônica, térmica e termomagnética. As diferenças estão na tecnologia de disparo e no comportamento de desconexão. As curvas características clarificam as características de desconexão dos diversos disjuntores de proteção de equipamentos.

A base para a seleção dos disjuntores de proteção de equipamentos são a tensão nominal, a corrente nominal e, se necessário, a corrente de partida de um equipamento final. A situação de erro expectável (curto-circuito ou sobrecarga) define então o comportamento de desconexão adequado.

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Seleção recomendada conforme a situação de erro

 Tempo de disparo em caso de sobrecargaTempo de disparo em caso de curto-circuitoSua aplicação está protegida de modo ideal contra
Disjuntores de proteção térmicosadequadoinadequado
  • Sobrecarga
Disjuntores de proteção termomagnéticosadequadoideal
  • Sobrecarga
  • Curto-circuito
  • Linhas de grande extensão
    (curva característica de disparo SFB)
Disjuntores de proteção eletrônicosidealideal
  • Sobrecarga
  • Curto-circuito
  • Linhas de grande extensão
    (limitação de corrente ativa)
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Curvas características de disparo

As curvas características de disparo ajudam a encontrar o equipamento de proteção adequado para cada caso de aplicação. Elas mostram a faixa de operação dos equipamentos de proteção limitadores de corrente em uma curva característica de corrente/tempo.

Dependendo do seu tipo, os equipamentos de proteção apresentam faixas de operação de dimensões diversificadas. Entre os dispositivos de proteção mais antigos estão os fusíveis convencionais com fio.

A forma e a resistência do fio determinam essencialmente a corrente nominal para a qual o fusível é utilizado. Os corta-circuitos automáticos e disjuntores de proteção modernos aqui considerados podem ser desenvolvidos de modo muito preciso para um determinado comportamento de disparo.

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Temperatura ambiente

Os diferentes disjuntores reagem de modo diverso a influências térmicas externas. A temperatura ambiente deve ser considerada especialmente no caso dos disjuntores de proteção de equipamentos com disparo térmico.

Existe um fator de temperatura para determinar o momento de desconexão correto. Ele é multiplicado pelos valores relevantes da curva característica de corrente/tempo e daí resulta o valor final.

Na tabela estão representados os valores típicos. A condição padrão de partida é uma temperatura ambiente de 23 °C. O respectivo fator é de 1. Se a temperatura ambiente for inferior, o disparo é retardado. O fator fica então abaixo de 1. Com temperaturas superiores, o disparo acontece mais cedo. O fator fica então acima de 1.

Variantes de disjuntor-20 °C-10 °C0 °C+23 °C+40 °C+60 °C
Fator de temperatura
Disjuntor termomagnético
0,790,830,881,001,121,35
Fator de temperatura
Corta-circuitos térmico automático
0,820,860,911,001,091,25
Fator de temperatura
Disjuntor térmico
0,760,840,921,001,081,24
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Resistência interna dos equipamentos de proteção

A resistência interna de um equipamento de proteção é indicada em Ohms ou como queda de tensão em Milivolts.

O ideal será uma resistência interna reduzida: dessa forma, a potência de dissipação no disjuntor diminui. Por isso, é mais adequada para circuitos de corrente com uma tensão nominal menor.

As tabelas seguintes apresentam os valores típicos de queda de tensão e resistência interna dos diversos disjuntores de proteção de equipamentos.

Queda de tensão típica1 A2 A3 A4 A5 A...
Disjuntores de proteção eletrônicos140 mV100 mV120 mV100 mV130 mV 
Corta-circuitos térmico automático    <150 mV<150 mV
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Resistências internas típicas0,1 A0,5 A1 A2 A3 A4 A5 A8 A
Disjuntor
termomagnético
 5 Ω1,1 Ω0,3 Ω0,14 Ω0,09 Ω0,06 Ω≤ 0,02 Ω
Disjuntor
térmico
81 Ω3,4 Ω0,9 Ω0,25 Ω0,11 Ω0,07 Ω≤ 0,05 Ω 

Montagem em série de disjuntores modulares

Na montagem em série de disjuntores de proteção de equipamentos com carga de corrente simultânea, ocorre uma interferência térmica recíproca. Ela corresponde a uma temperatura ambiente elevada. A consequência disso é uma desconexão demasiado rápida do disjuntor.

Fatores de influência:

  • Temperatura ambiente
  • Corrente nominal em condições de operação
  • Corrente nominal do disjuntor
  • Número de disjuntores instalados consecutivamente
  • Distância entre os disjuntores

Os disjuntores podem ser dimensionados de modo corretivo para que, em condições de operação normais, apenas sejam carregados com 80% da corrente nominal do disjuntor. Assim, as influências térmicas são compensadas e o comportamento de desconexão é otimizado.

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A fonte de alimentação adequada

Fontes de alimentação e disjuntores de proteção com tecnologia SFB  

Unidade confiável: fontes de alimentação e disjuntores de proteção com SFB

Os requisitos para uma fonte de alimentação com reservas para futuras expansões devem ser definidos logo na fase de planejamento, uma vez que os requisitos para a fonte de alimentação estão constantemente aumentando. Para fontes de alimentação de 24 V DC em aplicações industriais, p. ex., é importante o formato compacto e a capacidade de potência crescente.

As fontes de alimentação precisam corresponder à necessidade de potência dos equipamentos finais que serão conectados. Para além disso, não devem ser planejados mais de 80% da corrente nominal para assegurar uma corrente de curto-circuito confiável em caso de erro. Se a fonte de alimentação selecionada for muito pequena ou se o valor de conexão for muito alto, pode ocorrer uma subtensão. Em consequência disso, partes da instalação falham e o processo de fabrico é interrompido.

Algumas fontes de alimentação dispõem da tecnologia Selective Fuse Breaking, SFB em versão abreviada. Elas fornecem durante poucos milissegundos seis vezes a corrente nominal. Com esta reserva de corrente, os equipamentos de proteção disparam de modo seguro em caso de erro. Juntamente com os disjuntores de proteção de equipamentos termomagnéticos com tecnologia SFB, eles formam uma unidade confiável para uma disponibilidade máxima da instalação.

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Fonte de alimentação redundante

Uma fonte de alimentação redundante permite aumentar significativamente a disponibilidade e a produtividade. Erros de conexão, curtos-circuitos ou quebras de tensão em uma derivação de alimentação primária não influenciam a tensão de saída. Isto é particularmente útil para processos sensíveis e áreas da instalação importantes.

Em um sistema com estrutura redundante, as fontes de alimentação estão desacopladas uma das outras. Essa tarefa é assumida pelos módulos de redundância, que estão equipados com diversas características de potência. Por exemplo, a carga pode ser idealmente distribuída por ambas as fontes de alimentação em uma situação sem falhas. Dependendo do modelo, ocorre um monitoramento contínuo da tensão de entrada e da corrente de saída. Se uma das fontes de alimentação falhar, a outra entra em ação de imediato.

Fontes de alimentação alimentam os disjuntores de proteção de equipamentos através de um módulo de redundância  

Duas fontes de alimentação alimentam a placa de disjuntores de proteção de equipamentos através de um módulo de redundância

As linhas de alimentação dispostas de modo redundante evitam falhas no percurso entre o módulo de redundância e o consumidor. O exemplo de aplicação mostra a estrutura redundante desde a fonte de alimentação até a proteção com a placa de disjuntores de proteção de equipamentos. A placa permite a conexão com terminais de alimentação duplos para duas linhas de alimentação.

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