ELECTRICIDADE
DE INSTALAÇÕES
(NÍVEL II)
TECNOLOGIA
Professora: Leonor Lucas
Índice
1 2 Três passos para a medição ................................................................................................ 5 1.1 Ter uma Ideia do Valor da Grandeza ................................................................ 5 1.2 Instrumento que temos = Instrumento que precisamos? .................................. 5 1.3 - Proceder à medição .......................................................................................... 6 Classificando os instrumentos de medição........................................................................ 6 2.1 Instrumentos Analógicos/Digitais ..................................................................... 6 2.2 Multímetro = Voltímetro + Amperímetro + Ohmímetro +… ......................... 7 Aparelhos de medida .......................................................................................................... 8 3.1 Amperímetro....................................................................................................... 8 3.2 Voltímetro ........................................................................................................... 8 3.3 Ohmímetro .......................................................................................................... 8 Constituição ......................................................................................................................... 8 4.1 Instrumento de leitura ........................................................................................ 8 4.2 Comutador de medida ........................................................................................ 8 4.3 Campo de medida ............................................................................................... 9 Uso do multímetro na função de amperímetro.................................................................. 9 Uso do multímetro na função de voltímetro. .................................................................. 10 Uso do multímetro na função de ohmímetro................................................................... 10 Regras de Escrita e de Utilização dos Símbolos das Unidades...................................... 11 8.1 Representação do Nome das Unidades ........................................................... 11 8.2 Representação do Produto e da Divisão de Unidades .................................... 11 8.3 Representação de Múltiplos e Submúltiplos das Unidades ........................... 12 Canalizações eléctricas ..................................................................................................... 13 9.1 Tipos de canalizações....................................................................................... 13 Aparelhagem eléctrica .................................................................................................. 13 10.1 Classificação da aparelhagem ..................................................................... 13 10.2 Aparelhos de ligação .................................................................................... 14 Aparelhos de corte ........................................................................................................ 16 11.1 Seccionador .................................................................................................. 16 11.2 Interruptores ................................................................................................. 16 11.3 Comutadores ................................................................................................. 18 Aparelhos de comando ................................................................................................. 20 12.1 Contactor....................................................................................................... 20 12.2 Telerruptor .................................................................................................... 21 12.3 Automático de escada .................................................................................. 22 Aparelhos de protecção ................................................................................................ 22 13.1 Corta-circuito fusível ................................................................................... 23 13.2 Relés .............................................................................................................. 25 13.3 Disjuntores .................................................................................................... 27 Aparelhagem de regulação ........................................................................................... 28 14.1 Resistências de potência .............................................................................. 28 14.2 Resistências de electrónica .......................................................................... 29 14.2.1 Resistências – Características ................................................................. 31 14.2.2 Resistências - Símbolos ........................................................................... 31
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14.3 Condensadores ............................................................................................. 32 14.3.1 Condensadores – Símbolos ..................................................................... 32 14.3.2 Carga de um condensador ....................................................................... 32 14.3.3 Alguns condensadores ............................................................................. 33 14.4 Bobinas ......................................................................................................... 34 Condutores e cabos ....................................................................................................... 35 15.1 Definições ..................................................................................................... 35 15.2 Caracterização de um cabo .......................................................................... 36 15.3 Identificação dos condutores ....................................................................... 37 15.4 Secção do condutor ...................................................................................... 38 15.4.1 Tensão nominal ........................................................................................ 38 15.4.2 Intensidade de corrente admissível ......................................................... 38 15.5 Designação simbólica de condutores isolados e cabos .............................. 39 15.6 Principais condutores isolados e cabos ....................................................... 44 Tubos ............................................................................................................................. 46 16.1 Considerações gerais .................................................................................... 46 16.2 Designação simbólica dos tubos ................................................................. 46 16.2 Designação simbólica dos tubos ................................................................. 47 16.3 Tubos mais vulgares .................................................................................... 49 16.4 Tipos de canalizações .................................................................................. 50 Tipos de defeito ............................................................................................................ 51 17.1 Curto-circuito ............................................................................................... 51 17.2 Sobrecarga .................................................................................................... 51 17.3 Sobretensão................................................................................................... 51 17.4 Subtensões .................................................................................................... 51 Aspectos a ter em conta na concepção de uma instalação ......................................... 51 Classificações dos locais das instalações .................................................................... 52 19.1 Classificação quanto ao ambiente ............................................................... 52 19.2 Classificação quanto à utilização ................................................................ 53 Esquemas eléctricos ...................................................................................................... 53 20.1 Derivação simples ........................................................................................ 54 20.2 Comutação de lustre ..................................................................................... 55 20.3 Comutação de escada, de quarto ou vaivém ............................................... 55 20.4 Comutação de escada com inversor ............................................................ 56 Iluminação ..................................................................................................................... 57 21.1 Factores para uma boa iluminação ........................................................... 57 21.2 Características gerais das lâmpadas .............................................................. 59 21.3 Tipos de lâmpadas ........................................................................................ 59 21.3.1 Introdução ................................................................................................. 59 21.3.2 Lâmpadas de incandescência .................................................................. 60 21.3.3 Lâmpadas de incandescência especiais .................................................. 62 21.3.4 Lâmpadas de descarga ............................................................................. 62 21.4 Efeito estroboscópio..................................................................................... 70 21.5 Tabela comparativa de lâmpadas ................................................................ 72 21.6 Sistemas de iluminação. Armaduras ........................................................... 72 21.7 Projecto de iluminação interior ................................................................... 75 21.7.1 Introdução ................................................................................................. 75
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21.7.2 Sequência de procedimentos num projecto............................................. 75 21.7.3 Resolução de um pequeno projecto ........................................................ 77 Projecto para resolver ............................................................................................. 79 Quadros Eléctricos ........................................................................................................ 87 22.1 Constituição .................................................................................................. 87 22.2 Classificação dos quadros ............................................................................ 87 22.3 Considerações gerais sobre “quadros de coluna” e “quadros de entrada” . 88 22.4 Esquemas de quadros para interpretar ........................................................ 89 Instalações Eléctricas.................................................................................................... 91 23.1 Introdução. .................................................................................................... 91 23.2 Rede de distribuição ..................................................................................... 92 23.3 Instalação Colectiva ..................................................................................... 92 23.4 Instalação de Utilização ............................................................................... 93 Dimensionamento das instalações eléctricas .............................................................. 94 24.1 Projecto de uma instalação de utilização. ................................................... 94 24.1.1 Introdução ................................................................................................. 94 Projectos ........................................................................................................................ 96 25.1 Apresentação do problema .......................................................................... 96 25.2 Projecto da instalação de utilização ............................................................ 96 25.2.1 Introdução ................................................................................................. 96 25.2.2 Traçado dos circuitos. Sequência de procedimentos. ............................. 96 25.2.3 Simbologia ............................................................................................... 99 25.3 Dimensionamento do circuito ..................................................................... 99 25.4 Dimensionamento da coluna ..................................................................... 101 25.5 “Ficha electrotécnica” e “Termo de responsabilidade” ............................ 104 Protecção de uma canalização contra sobrecargas ................................................... 108 26.1 Tabelas ........................................................................................................ 110
1 Três passos para a medição
O objectivo deste capítulo é ensinar, de uma forma simples, segura e eficaz, quais os três passos fundamentais para se efectuar uma medição de tensão ou corrente eléctricas: 1º - Ter uma ideia do valor da grandeza. 2º - Instrumento que temos = Instrumento que precisamos? 3º - Proceder à medição
1.1 Ter uma Ideia do Valor da Grandeza
Uma regra fundamental em metrologia, nomeadamente na medição de grandezas eléctricas, é que nunca se procede a uma medição sem ter uma ideia (mesmo que aproximada) do valor da grandeza que se pretende medir. Isto poderá evitar a ocorrência de consequências nocivas para pessoas, equipamento e meio ambiente. Isto pode ser conseguido tendo em conta o tipo de fonte de alimentação que está em jogo, bem como a potência dos receptores. Imaginemos por exemplo que pretendermos medir a corrente consumida por duas lâmpadas da mesma potência nominal - 60 W, uma usada num candeeiro em nossa casa e outra utilizada no nosso automóvel como farol de máximo. É fácil de perceber que vai haver uma diferença substancial entre o valor das duas correntes. A corrente consumida pelo candeeiro vai “andar à volta de” I = P/U = 60/230 = 0,26 A, enquanto que a corrente consumida pelo farol de máximo será “aproximadamente de” I = P/U = 60/12 = 5 A. Claro que uma coisa é “ter uma ideia do valor” de uma grandeza, outra coisa é medi-la, com maior ou menor exactidão. É para isso que utilizamos os instrumentos de medição: para confirmar o valor de uma grandeza, para determinar o valor de uma grandeza com maior exactidão.
1.2 Instrumento que temos = Instrumento que precisamos?
É fundamental verificar se o instrumento de medição de que dispomos é adequado à medição que pretendemos efectuar, fundamentalmente em quatro aspectos: 1. Mede a grandeza pretendida? É mais que trivial que se pretendemos medir uma dada grandeza, o instrumento de medição tem de permitir medir essa grandeza. No caso particular da medição de tensão e corrente eléctricas, é fundamental ainda saber se o instrumento mede grandezas contínuas e/ou alternadas e se eventualmente permite medir o verdadeiro valor eficaz de um dado sinal de tensão ou corrente. 2. Tem o alcance necessário? É também lógico que o instrumento deve ter o alcance (valor máximo numa dada escala) adequado à medição que pretendemos efectuar. Isto aplica-se tanto nos casos em que o alcance é inferior ao valor que pretendemos medir, como aos casos em que o alcance é muito superior ao valor medido. O primeiro caso é mais fácil de perceber, pois não podemos medir uma corrente de 30 A com um amperímetro que permite apenas medir até 10 A. No segundo caso, trata-se de um problemas de sensibilidade e resolução do instrumento. É óbvio que, se dispusermos de um amperímetro que mede até 10 A
(quer seja analógico ou digital), se formos medir correntes na ordem dos A ou mesmo mA, não vamos obter qualquer desvio do ponteiro, no caso de um instrumento analógico, nem um número aceitável de algarismos significativos (se tivermos algum), no caso de um instrumento digital. 3. Respeita a categoria de sobretensão necessária? Devemos observar qual a categoria de sobretensão do instrumento, de forma a garantirmos uma total segurança na sua utilização. Os circuitos eléctricos, dependendo da sua natureza, podem estar mais ou menos sujeitos ao aparecimentos de sobretensões (tensões muito mais elevadas do que as nominais). O isolamento eléctrico do instrumento poderá então não ser suficiente para proteger o utilizador no caso de este estar a efectuar uma medição de tensão. Devemos portanto respeitar a categoria de sobretensão referida no mostrador, ou parte frontal do instrumento, bem como no seu manual de utilização. 4. Tem a exactidão necessária? A exactidão de um instrumento de medição é sem dúvida o factor mais importante no seu preço. Dependendo do intervalo de incerteza que consideramos aceitável no resultado, o instrumento poderá ser adequado, inadequado, ou mesmo “bom de mais”. Enquanto que os instrumentos mais utilizados têm uma incerteza na ordem dos 1% - 3%, custando entre 50 e 150 euros, se pretendermos incertezas na ordem dos 0,1% - 0,3% poderemos pagar cerca de 10 vezes mais! Não tem interesse gastar muito dinheiro num instrumento que não vai ver todas as suas potencialidades (qualidades metrológicas) aproveitadas…
1.3 - Proceder à medição
Este terceiro e último passo engloba todas as operações necessárias na execução de uma dada medição. Fazem parte destas operações a montagem do circuito eléctrico adequado à aplicação do método de medição pretendido, tendo em conta aspectos como a ligação correcta do instrumento de medição (nomeadamente a escolha correcta dos terminais, escala e polaridade) e a determinação do intervalo de incerteza, de forma a apresentar correctamente o resultado da medição.
2 Classificando os instrumentos de medição
2.1 Instrumentos Analógicos/Digitais
Quando se classifica um instrumento de medição como analógico ou digital deve ter-se em conta a forma de apresentação do sinal de saída ou da indicação e não o princípio de funcionamento do instrumento: Analógicos: indicam a medição através do deslocamento de um ponteiro sobre uma escala graduada.
Figura 1: Instrumentos analógicos
Um instrumento de medição digital apresenta a leitura ou a indicação sob a forma digital (numérica).
Figura 2: Instrumentos digitais
2.2 Multímetro = Voltímetro + Amperímetro + Ohmímetro +…
O nome normalmente atribuído aos instrumentos de medição classifica-os quanto às grandezas que medem. Referem-se aqui alguns exemplos de instrumentos de medição que envolvem circuitos eléctricos ou electrónicos, bem como a grandeza a que se destinam:
3 Aparelhos de medida
3.1 Amperímetro
Instrumento que permite medir o valor da intensidade de corrente eléctrica que atravessa um circuito devolvendo o seu valor em amperes (A).
3.2 Voltímetro
Instrumento que permite a leitura de tensões eléctricas, contínuas ou alternadas, apresentando o respectivo valor em voltes (V).
3.3 Ohmímetro
Instrumento que avalia a resistência eléctrica de um determinado material, componente ou circuito e indica o seu valor em Ohms (Ω).
4 Constituição
4.1 Instrumento de leitura
Elemento basicamente constituído por um sistema de bobina móvel ou quadro móvel que fazem deslocar uma agulha indicando a grandeza medida na respectiva escala.
4.2 Comutador de medida
Pode ser do tipo rotativo ou de teclas (comum nos aparelhos digitais) e tem como função preparar o aparelho para o tipo de medida que se pretende efectuar e ainda para escolher a sensibilidade desejada.
4.3 Campo de medida
Gama de valores que é possível seleccionar para fazer a respectiva medida. Estas gamas de valores ou alcances são seleccionadas pelo comutador de medidas.
5 Uso do multímetro na função de amperímetro.
A
G R
Nota: O amperímetro deve ser sempre ligado em série com o circuito.
1. No comutador de medida seleccionar a posição para amperímetro (A), corrente contínua (c.c.) ou corrente alternada (c.a.). 2. Confirmar se as pontas de prova estão ligadas correctamente. Ponta preta – (COM) Ponta vermelha – (A) ou (mA) 3. O alcance ou campo de medida deve ser posto num valor elevado. 4. Ligar ou inserir as pontas de prova de modo que o aparelho fique em série no circuito a medir. Nota: Nunca ligar o aparelho em paralelo, sob pena de o danificar. 5. O “amperímetro” deve ser ligado de modo que a corrente entre pelo terminal positivo (Verm.) e saia pelo negativo (Preto).
6 Uso do multímetro na função de voltímetro.
G R
V
Nota: Contrariamente ao amperímetro o voltímetro usa-se em paralelo com os pontos onde se pretende medir a tensão.
1. Seleccionar a correspondente função no comutador de medida (V). 2. Escolher um campo de medida elevado. 3. Ligar correctamente as pontas de prova. Ponta preta – (COM) Ponta vermelha – (V) 4. Encostar as pontas de prova nos pontos do circuito onde se pretende efectuar a medida, ligando o terminal positivo (Verm.) ao ponto de potencial mais elevado. 5. Se o valor analisado for pequeno devemos diminuir o campo de medida para aumentar a precisão.
7 Uso do multímetro na função de ohmímetro.
R
Ω
Nota: o componente ou circuito onde se pretende efectuar a medida deve estar desligado de qualquer fonte de alimentação.
Neste tipo de medida, a energia necessária, é fornecida pelo aparelho através da sua bateria interna. Caso a bateria já esteja fraca a medida não será correcta. 1. Posicionar o comutador de medida na posição de (Ω). 2. Ligar as pontas de prova nos terminais. Preta – (COM) Vermelha – (Ω) 3. Certifique-se que o componente ao qual se vai medir a resistência está fora do circuito e sem nenhuma alimentação. 4. Ligar as pontas de prova nos pontos onde se pretende medir a resistência.
8 Regras de Escrita e de Utilização dos Símbolos das Unidades
Devem ser seguidas as seguintes regras quando da escrita ou utilização das unidades de medida:
8.1 Representação do Nome das Unidades
Os nomes das unidades devem ser escritos com caracteres minúsculos, mesmo que derivem de nomes de cientistas. Exemplo: metro, segundo, ampere, watt, hertz Excepção: grau Celsius Os nomes das unidade admitem plural (segundo o Bureau Internacional de Pesos e Medidas -BIPM), só passando ao plural a partir de dois, inclusive. Exemplo: 0,47 metro; 1,99 joule; 2 miliamperes; 8x10-4 segundo; 5,2 metros por segundo. Os símbolos das unidades são escritos em caracteres minúsculos. No entanto, se o nome da unidade deriva de um nome próprio, a primeira letra do símbolo será maiúscula. Exemplo: m (metro); s (segundo); W (watt); N (newton); Pa (pascal). Os símbolos das unidades são invariáveis, mesmo no plural, e não são seguidos de um ponto, excepto no caso da pontuação normal. Exemplo: 12 m e não 12 m.; nem 12 ms; nem 12 mts.
8.2 Representação do Produto e da Divisão de Unidades
O produto de duas unidades c e d pode ser representado por uma das notações seguintes: c.d ; c.d ; c d ; cd mas não cd O quociente de duas unidades c e d pode ser representado por uma das notações seguintes: c/d ; c.d-1 (ou por qualquer das notações que indicam o produto de c por d-1 ). Nota 1: Entre as unidades de base do SI, a unidade de massa é a única cujo nome (quilograma) contém, por razões históricas, um prefixo. Tal facto é uma excepção; os nomes e símbolos dos múltiplos (e submúltiplos) decimais da unidade SI de massa são formados pela junção dos prefixos à palavra “grama” e dos símbolos convenientes ao “g”. Nota 2: A palavra “grama” é, neste contexto, um substantivo masculino; nestas condições, é incorrecto dizer, por exemplo, “duzentas gramas” (como tantas vezes se ouve!), devendo antes dizer-se “duzentos gramas”.
8.3 Representação de Múltiplos e Submúltiplos das Unidades
O SI define os seguintes prefixos para múltiplos e submúltiplos das unidades:
O nome de um múltiplo (ou submúltiplo) de uma unidade obtém-se acrescentando o nome da unidade ao nome do prefixo apropriado. Exemplo: centímetro (10-2 m) ; quilowatt (103 W) ; microampere (10-6 A) O símbolo de um múltiplo (ou submúltiplo) de um unidade forma-se acrescentando o símbolo da unidade ao símbolo do prefixo apropriado. Exemplo: cm ; kW ; mA. Os símbolos dos prefixos SI, quando impressos, escrevem-se em caracteres seguidos. Não se deve deixar espaço entre o símbolo do prefixo e o símbolo da unidade. Exemplo: deve escrever-se km e não k m para indicar 103 m. Não se deve, igualmente, deixar espaço entre o nome do prefixo e o nome da unidade, quando se escreve o nome do múltiplo (ou do submúltiplo). Exemplo: deve escrever-se microampere e não micro ampere. Não se empregam prefixos compostos, isto é, prefixos formados pela associação de dois ou mais prefixos. Exemplos: deve escrever-se pF (picofarad) e não mm F ; deve escrever-se GW (gigawatt) e não kMW.
9 Canalizações eléctricas
Segundo o RSIUEE, define-se canalização eléctrica ao conjunto constituído por um ou mais condutores eléctricos e pelos elementos que asseguram o seu isolamento eléctrico, as suas protecções mecânicas, químicas, eléctricas e a sua fixação, devidamente agrupados e com aparelhos de ligação comuns. Em termos gerais a canalização eléctrica será constituída pelos condutores, seus isolamentos, isoladores de apoio ou aparelhagem de fixação e tubos quando existam. Os restantes elementos de uma instalação serão distintos da canalização propriamente dita. Diremos que uma instalação eléctrica será constituída pela canalização e pela aparelhagem de protecção, corte, manobra, medida e de ligação.
9.1 Tipos de canalizações
Segundo o RSIUEE, as canalizações podem classificar-se em: Canalização fixa - canalização estabelecida de forma inamovível, sem recurso a meios especiais. Ex. canalizações estabelecidas nas paredes, à vista ou ocultas. Canalização amovível - canalização, não fixa, destinada a alimentar, em regra, aparelhos móveis ou portáteis. Ex. cabos de alimentação de TV, rádio, etc. Canalização à vista - canalização visível, sem necessidade de retirar qualquer parte da construção sobre que está estabelecida. Canalização oculta - canalização que não é visível ou que não é acessível sem remoção de qualquer elemento do meio em que se encontra ou ainda sem remoção de si própria. Ex. canalizações embebidas nas paredes, tectos, pavimentos, canalizações enterradas, canalizações subaquáticas, etc. Canalização pré-fabricada - canalização cujo invólucro, metálico ou de material isolante e condutores formam um conjunto montado em fábrica. Conduta - invólucro de secção recta descontínua, destinado à protecção dos condutores nus (apoiados em isoladores), condutores isolados ou cabos, podendo ser fechado por suporte amovível.
10 Aparelhagem eléctrica
10.1 Classificação da aparelhagem
A figura representa um diagrama de blocos da aparelhagem eléctrica. Uma instalação eléctrica é constituída pela canalização e também pela diversa aparelhagem necessária ao seu correcto funcionamento.
A aparelhagem eléctrica que faz parte integrante de uma instalação divide-se em várias categorias: aparelhagem de corte (interruptores, seccionadores, disjuntores, fusíveis, etc.), aparelhagem de comando (interruptores, inversores, comutadores, contactores, etc.), aparelhagem de protecção (fusíveis, disjuntores, reles, etc.), aparelhagem de ligação (caixas de derivação, caixas de coluna, fichas, tomadas, etc.), aparelhagem de medida e contagem (amperímetros, voltímetros, contadores de energia, etc.) e aparelhagem de regulação (resistências, bobinas e condensadores). Os aparelhos de utilização são elementos exteriores à própria instalação e que a esta vão ser ligados através dos seus pontos de utilização. Como exemplos de aparelhos de utilização temos: motores, lâmpadas, frigoríficos, máquinas de lavar, etc. Na figura ao lado representa-se em esquema unifilar, uma instalação eléctrica com alguns aparelhos de utilização a ela ligados. Como sabemos, cada um destes aparelhos vai estar sujeito a condições de funcionamento diferentes, devido não só ao papel diferente que vão desempenhar como também ao tipo de local e condições ambientais.
10.2
Aparelhos de ligação
Define-se aparelho de ligação como o aparelho destinado a ligar entre si dois ou mais troços de uma canalização. Como aparelhos mais comuns de ligação temos: as tomadas, as fichas, os ligadores, as caixas de derivação, caixas de coluna, etc. Como elementos acessórios também utilizados para efectuar ligações eléctricas temos ainda: junções, torix e coroas de bornes. A diversa aparelhagem de ligação, como aliás toda a aparelhagem, pode ser destinada a utilizar no interior ou no exterior, à vista ou embebida. As fichas, como se sabe, são constituídas por dois, três ou quatro «pernos» (contactos) e seu invólucro isolante, e destinam-se normalmente a ligar uma canalização amovível a uma fixa, ou duas amovíveis entre si. As fichas poderão ter ainda um contacto especial metálico para ligação da instalação ao circuito de terra. As fichas são fabricadas segundo normas específicas, para diversas intensidades e tensões nominais, sendo as mais vulgares: 6 A, 10A, 16 A/230 V. Na figura estão representados diferentes tipos de fichas, conforme as suas funções e locais a instalar. As tomadas, por seu lado, são constituídas por dois, três ou quatro alvéolos com o seu invólucro isolante e destinam-se também a ligar canalizações fixas a amovíveis ou canalizações amovíveis entre si.
Tal como as fichas, as tomadas destinam-se a circuitos monofásicos ou trifásicos com ou sem contacto de terra. As tomadas podem ser normais, estanques, blindadas e antideflagrantes. São também fabricadas para diversas intensidades nominais, em monofásico ou trifásico. Segundo o RSIUEE, as tomadas e as fichas devem ter os seus contactos com dimensões e disposições tais que, em regra, apenas seja possível ligar entre si tomadas e fichas com o mesmo número de contactos e as mesmas intensidades e tensões nominais. As caixas de derivação e de coluna permitem fazer a derivação de circuitos. As caixas de derivação são utilizadas nas instalações de utilização, as caixas de coluna são utilizadas nas instalações colectivas dos edifícios. Conforme a função, local e ambiente assim o tipo de caixa a utilizar. Existem caixas com invólucro em plástico e caixas metálicas, com diferentes funções mecânicas. As ligações propriamente ditas são feitas dentro das caixas com ajuda de alguns acessórios de ligação, de entre os quais destacamos: as coroas de bornes, as junções, os torix, etc. Na figura estão representados alguns modelos de caixas, bem como os acessórios descritos.
11 Aparelhos de corte
Como aparelhos de corte mais comuns temos: o seccionador, o interruptor e os comutadores. Os aparelhos de corte, comando e protecção podem ter, como se sabe, vários pólos (contactos): unipolares, bipolares, etc. Em instalações monofásicas ou trifásicas, os aparelhos de corte e de comando cortam as fases, não sendo obrigatório (nem proibido) o corte do neutro. Quanto aos aparelhos de protecção, veremos, a situação é diferente.
11.1
Seccionador
O seccionador é, segundo o RSIUEE, um aparelho de corte destinado fundamentalmente a isolar uma instalação ou um troço de uma instalação eléctrica. É um aparelho não dotado de poder de corte. Este aparelho só funciona, por isso, em vazio, isto é, depois de desligadas as cargas ao circuito ou depois de interrompida a sua alimentação por um disjuntor. Contrariamente ao disjuntor e ao interruptor, este aparelho, por não ter poder de corte, não pode cortar em carga.
Seccionador de baixa tensão - Comando manual
Os seccionadores são muito utilizados em redes de distribuição em média e alta tensão, para isolar troços de canalizações a serem reparados ou vistoriados; deste modo garante-se que esses troços não ficam sob tensão quando se trabalha no troço sob observação. Em baixa tensão, embora menos utilizados, são-no também por exemplo em automatismos industriais, frequentemente associados a fusíveis - são os seccionadores-fusíveis. A posição de desligado dos aparelhos de corte, bem como os de protecção, deve ser tal que nunca possam ligar, acidentalmente, por acção da força de gravidade. Note-se que a generalidade destes aparelhos, quando desligados, tem o seu manípulo voltado para baixo; na posição de ligado tem o manípulo para cima. O objectivo é sempre o de evitar que acidentalmente o circuito ligue, quando pode constituir perigo para o utilizador ou para a instalação respectiva.
11.2
Interruptores
O interruptor é, segundo o RSIUEE, um aparelho de corte e comando dotado de poder de corte. Isto é, o interruptor corta em carga. O interruptor, embora tenha poder
de corte, não é obviamente destinado a cortar correntes de curto-circuito, pois não é um aparelho de protecção. Existe uma grande variedade de interruptores, tanto em baixa tensão como em alta tensão. Vejamos os principais interruptores utilizados em circuitos de baixa tensão. 1. Interruptor de facas- pouco usado actualmente. O comando é feito por acção sobre um manípulo, o qual actua directamente nas facas que fazem ou desfazem os contactos eléctricos, com a ajuda de umas segundas facas auxiliares que permitem um corte brusco por acção de molas.
Interruptor de facas
2. Interruptor de manípulo - os contactos são feitos e desfeitos, por acção sobre um manípulo com duas posições: ligado e desligado (ou O e I), conforme a figura. Os contactos são normalmente pequenas pastilhas de cobre, prata, latão, etc.
Interruptor de manípulo tripolar
Interruptor rotatuvo
Fabricam-se interruptores unipolares e multipolares, cortando um só condutor ou vários condutores. 3. Interruptor rotativo - A acção sobre os contactos é feita por comutador rotativo. Na figura está representado um, com material estanque.
4. Interruptor basculante - São os mais vulgarmente utilizados nas instalações de utilização domésticas. O comutador, ao bascular entre duas posições, permite fechar ou abrir o circuito.
Interruptores basculantes
Além destes tipos referidos, muitos outros há, como por exemplo: interruptores de pressão, interruptores tipo tic-tac, interruptores tipo “pêra”, interruptores de passagem, interruptores de fim-de-curso, micro-interruptores, etc. Apresentamos alguns destes tipos.
11.3
Comutadores
Os comutadores são aparelhos que têm uma função mais completa que os interruptores. De entre os comutadores mais vulgarizados temos, os comutadores: de escada, de quarto ou vai-vem e de lustre. O comutador de escada permite ligar uma ou várias lâmpadas num local e apagálas noutro.
Comutador de escada
Pode ser simples ou duplo, conforme acende uma lâmpada (ou um conjunto de lâmpadas) ou acende duas lâmpadas (ou dois conjuntos de lâmpadas) e as apaga noutro
local. O funcionamento da comutação de quarto é semelhante ao da comutação de escada. O comutador de lustre permite acender e apagar no mesmo local várias lâmpadas ou conjuntos de lâmpadas, uma a uma ou por sectores.
12 Aparelhos de comando
Os aparelhos de comando são aparelhos destinados a modificar o regime de funcionamento de uma instalação ou de um aparelho de utilização. São também aparelhos de corte, em que a acção de comando pode ser feita eléctrica ou mecanicamente, com algumas vantagens que passaremos a expor. Os aparelhos de comando têm, relativamente aos aparelhos de corte normais, as seguintes vantagens: 1. permitem fazer simultanemanete comandos locais e à distância; 2. permitem fazer o comando de vários locais; 3. permitem fazer o comando de grandes potências, com consumo reduzido e utilizando tensões baixas nos órgãos de comando; 4. permitem o estabelecimento de circuitos, com funcionamento automático em condições pré-determinadas. O comando pode ser efectuado por 3 tipos diferentes de tecnologias: a electromecânica, a pneumática e a electrónica. De entre os aparelhos de comando mais vulgares temos: o contactor, o telerruptor e o automático de escada. Os diversos aparelhos de comando têm como elementos comuns: • O órgão motor - normalmente um electroíman, do tipo núcleo móvel ou armadura móvel, que acciona os contactos principais do circuito. • Os contactos principais - que estabelecem a ligação e o corte dos circuitos; são normalmente em cobre ou prata. Nestes aparelhos, bem como nos aparelhos de protecção, põe-se com grande acuidade o problema da extinção do arco eléctrico, já que as correntes do circuito a interromper podem atingir dezenas ou centenas de amperes. Normalmente nos aparelhos de comando de pequenos calibres, a extinção é feita naturalmente por alongamento do arco no ar. Em aparelhos de maior calibre e particularmente em contactores utiliza-se o sopro magnético.
12.1
Contactor
O contactor é um aparelho de comando, concebido para executar elevado número de manobras, muito utilizado em automatismos industriais, constituído essencialmente por: órgão motor contactos principais ou de potência contactos auxiliares ou de comando Além destes componentes tem ainda outros: bobina de sopro magnético, câmaras de extinção, molas de retenção, etc. O órgão motor pode ser um electroíman (contactor electromecânico) ou um elemento accionado a ar comprimido (pneumático). Além destes temos ainda dispositivos de comando electrónicos. Aqui vamos estudar apenas o electromecânico. O electroíman deste contactares, alimentado normalmente em baixa tensão ou em tensão reduzida, pode ser alimentado quer em corrente contínua quer em corrente alternada. Na figura está representado um destes contactores, em corte, com os diversos elementos constituintes.
Contactor de rotação (vista em corte): 1 - bobina de sopro magnético. 2 núcleo da bobina de sopro. 3 - placa do polo fixo. 4 contacto fixo. 5 - câmara de grelhas. 6-contacto móvel. 7 fita condutora. 8 - mola. 9 armadura. 10 - mola. 1 1 - peça polar. 12 bobina. A - arco eléctrico. U tensão de alimentação da bobina. 0 fluxo magnético. I, - corrente cortada.
De entre os contactores electromecânicos, temos como principais: o contactor de rotação e o contactar de translação, representados nas figuras que se seguem.
A figura sugere a acção da bobina de um contactor sobre os seus contactos principais e auxiliares. Os contactos principais são inseridos no circuito de potência; os contactos auxiliares são inseridos no circuito de comando.
12.2
Telerruptor
Os telerruptores são aparelhos biestáveis, isto é, têm dois estados que devem ser modificados por novas ordens dadas. São utilizados para ligar ou desligar máquinas eléctricas ou outros receptores, normz1mente localizados em posições pouco acessíveis (exemplo: electrobombas). Funcionam como interruptores à distância, consumindo pouca energia, pois são instalados em circuitos auxiliares do circuito principal.
Logo que a bobina 1 é alimentada, a armadura móvel 2 acciona a lingueta 3 que faz bascular a “came” 5 que permite a inversão do contacto 6. No impulso seguinte será o dente seguinte da “came” que fará inverter novamente o contacto 6, voltando à posição inicial.
12.3
Automático de escada
O automático de escada é usado para comando de iluminação de escadas dos prédios, permitindo que as lâmpadas fiquem acesas durante um período predeterminado de tempo, ao fim do qual se apagam.
13 Aparelhos de protecção
Conforme foi já referido, os principais tipos de defeitos que podem ocorrer num circuito são: 1. Sobrecargas 2. Curtos-circuitos 3. Sobretensões 4. Faltas de tensão 5. Subtensões 6. Deficiências de isolamento Ao conjunto das sobrecargas e curtos-circuitos é usual chamar-se de sobreintensidades, visto em ambos os casos ultrapassarem os valores nominais das intensidades. Qualquer das ocorrências referidas correspondem a regimes anormais de funcionamento, como tal há que evitá-los ou reduzir os seus efeitos. A protecção de canalizações contra sobrecargas ou curtos-circuitos só deve ser feita nos condutores de fase. A protecção de motores contra sobrecargas ou curtos-circuitos pode ou não cortar o neutro. Vejamos então quais são os principais aparelhos de protecção utilizados para cada um dos casos apresentados.
13.1
Corta-circuito fusível
Um corta-circuito fusível é constituído por um fio condutor, dentro de um invólucro. O fio condutor (normalmente de prata, cobre, chumbo, estanho, cádmio, alumínio, zinco, níquel e ligas entre estes materiais) é calibrado de forma a poder suportar, sem fundir, a intensidade para a qual está calibrado; logo que a intensidade ultrapasse razoavelmente esse valor, ele deve fundir tanto mais depressa quanto maior for o valor da intensidade. Os materiais utilizados devem ter temperaturas de fusão entre 60 a 200 ºC.
A figura sugere, por seu lado, a relação intensidade-tempo de fusão traduzida numa curva a que se chama “curva característica” do fusível. O fusível não funde para a sua intensidade nominal ou calibre In. O fusível funde em B mais depressa do que em A, visto que I é mais elevado em B. Como se sabe, os aparelhos de protecção devem proteger receptores e canalizações porque estes têm uma temperatura máxima admissível a partir da qual fica em risco a sua integridade. Isto é, receptores e canalizações suportam excessos de corrente durante tempos tanto mais curtos quanto mais elevados forem esses excessos. Na figura representamos aquilo a que se chama – “curva de fadiga térmica” de uma canalização, juntamente com a '”curva característica” de um fusível.
1 - Curva do fusível; 2 - Curva de fadiga térmica da canalização; A- Ponto de funcionamento estável do circuito; P - Ponto a partir do qual o fusível já não protege a canalização.
O que se pretende é que o órgão de protecção actue bastante antes de a canalização atingir qualquer ponto da sua curva de fadiga. Por exemplo, se A fosse o ponto de funcionamento do circuito, obviamente que nem a canalização atingiria o seu ponto de fadiga térmica, nem o fusível iria actuar. Só como nota final, repare-se que a fadiga térmica vai depender do valor da temperatura atingida e esta vai depender não só do valor da intensidade como do tempo de exposição. Existem diversos tipos de fusíveis: tipo Gardy (ainda usado), tipo rolo, tipo cartucho (normalmente de alto poder de corte). O fusível de rolo contém no seu interior o fio fusível que faz contacto na parte superior com a tampa e na parte inferior com um contacto metálico. A figura sugere os três elementos que irão formar um só bloco. A tampa vai enroscar na peça (suporte)
inferior, ficando o fusível no interior do conjunto. Os condutores são ligados exteriormente, por intermédio de parafusos de aperto.
O fusível do tipo Gardy é o mais antigo e o de mais simples construção. É constituído por um fio condutor (cobre, prata, chumbo, etc.) calibrado, ligado a dois pernes (contactos), estando o conjunto fixo a uma massa de porcelana que serve de suporte. Os pernes vão encaixar em dois alvéolos existentes numa base também de porcelana.
Tipo Gardy Os fusíveis do tipo cartucho são constituídos por fios fusíveis, ligados em paralelo, dentro de uma câmara constituída por um material isolante, na qual se encontra areia de quartzo com o objectivo de favorecer a extinção do arco eléctrico, no caso de curto-circuito. Estes fusíveis têm normalmente um elevado poder de corte. Além do calibre e da curva característica, o fusível, como aliás qualquer órgão de protecção e corte, é ainda caracterizado pelas seguintes grandezas: • Poder de corte- máxima intensidade que o aparelho corta, sem destruição do seu invólucro. • Tensão nominal - tensão que serviu de base ao seu dimensionamento (projecto) • Po der de fecho - máxima intensidade que o aparelho pode ligar sem destruição do seu invólucro. Fusível de cartucho A.P.C., em corte
1-Elemento fusível: permite definir o calibre e assegura o poder de corte. 2 - O invólucro: deve ser muito sólido pois que suporta choques térmicos e electrodinâmicos muito grandes, no corte. 3-A areia: o seu papel é o de arrefecer o arco. 4 - Ligação do elemento fusível com as facas. 5 - Facas: estas peças asseguram a ligação eléctrica com o suporte, o qual estabelece a continuidade do circuito eléctrico. 6 - Sistema de detecção de fusão (sinalizador ou percutor).
Em circuitos trifásicos ou monofásicos coloca-se um fusível por fase, excluindo o condutor neutro. Os fusíveis, bem como disjuntores e reles utilizados na protecção contra sobrecargas, têm uma margem de 'não actuação', para além dos seus valores nominais. Do RSIUEE retirou-se a tabela da figura, para fusíveis. Os valores da 'intensidade convencional de não fusão' representados querem dizer que o fusível não funde para esses valores de intensidade durante: uma hora se IN 63 A, ou duas horas de IN160 A. Os valores da 'intensidade convencional de fusão' querem dizer que o fusível deve fundir, a qualquer momento, num tempo inferior a uma hora ou duas horas, conforme o calibre. Exemplo - Se IN=4 A então: 1. O fusível só funde com 6 A, depois de decorrida uma hora. 2. O fusível funde com 8 A num tempo inferior a uma hora (a todo o momento, dependendo da curva característica). Dado o tipo de curva característica dos fusíveis, eles têm grande aplicação na protecção contra curtos-circuitos (fusíveis tipo aM) ou simultaneamente na protecção contra sobrecargas e curtos-circuitos (fusíveis tipo gl).
A figura representa um fusível de cartucho A.P.C. do tipo gI.
13.2
Relés
Os relés são órgãos de detecção da variação das grandezas eléctricas e simultaneamente órgãos que dão ordem de actuação, protegendo circuitos (funcionando como reles de protecção) ou sinalizando essa variação da grandeza (funcionando então como relé de sinalização). Tal como os corta-circuitos fusíveis, estes aparelhos são caracterizados por: 1. Curva característica intensidade-tempo de funcionamento.
Na figura estão representadas duas curvas, correspondentes a dois reles. O relé com a curva 2 actua rapidamente (quase instantaneamente) logo que I ultrapasse I F. Quanto ao relé com a curva 1, o tempo de actuação depende do valor de I, isto é t=f(I). 2. Intensidade nominal ou calibre I„ 3. Valor de regulação ou de funcionamento I F -valor regulável, a partir do qual o relé actua. 4. Poder de corte 5. Poder de fecho 6. Temporização - atraso introduzido voluntariamente rio tempo de actuação de um relé. Existem diversos tipos de reles, consoante a sua constituição e função que desempenham: reles térmicos, reles electromagnéticos, reles magnetotérmicos, reles electrodinâmicos, relés de indução, reles de tempo, reles diferenciais e reles estáticos. Não cabe aqui, contudo, o estudo particular de cada um deles (assunto que será visto no próximo ano). Daí que salientemos apenas dois deles, dada a sua importância: o relé térmico e o relé electromagnético. O relé térmico é constituído por duas lâminas metálicas diferentes, portanto de diferentes coeficientes de dilatação linear, soldadas rigidamente, conforme se exemplifica na figura. Quando a corrente, que percorre o enrolamento que a envolve, ultrapassa o valor nominal (ou valor de regulação) a temperatura será suficiente para encurvar a lâmina bimetálica, abrindo assim o circuito onde está inserido em série. O relé electromagnético é constituído por um núcleo magnético com uma armadura B que bascula em torno de um eixo (e) e fecha um ou mais contactos quando a força magnética, devida à excitação do núcleo pela bobina A, é suficientemente intensa para vencer a acção antagonista da mola m.
A partir do princípio de funcionamento destes dois reles, podemos facilmente concluir qual o fim a que se destina cada um deles. Assim, o relé térmico, devido à sua actuação em função do aquecimento na lâmina bimetálica, tem uma actuação lenta, sendo tanto mais lenta quanto menor for o excesso de carga. Daí que seja utilizado na protecção de canalizações e receptores, contra sobrecargas. O relé electromagnético, actuando por excitação do núcleo ferromagnético provocada por um determinado valor de intensidade, será praticamente instantâneo logo que esse valor seja ultrapassado. Daí que seja utilizado na protecção de canalizações e receptores, contra curtos-circuitos. Existe uma grande variedade de relés que permitem que se efectue previamente uma temporização, isto é, uma regulação do tempo de atraso no funcionamento - são os relés temporizados. Nesse caso o role só actua nas condições pré-determinadas, ao fim do tempo de regulação. Quanto ao relé diferencial referi-lo-emos mais à frente, integrado no disjuntor diferencial. Os restantes reles serão estudados no próximo ano.
13.3
Disjuntores
Segundo o RSIUEE define-se disjuntor como um aparelho de corte, comando e protecção, dotado de conveniente poder de corte para correntes de curto-circuito e cuja actuação se pode produzir automaticamente em condições pré-determinadas. Na prática, um disjuntor não é mais do que um dispositivo constituído por um detector, o relé, por um órgão de disparo, o disparador, que actua no interruptor e dotado ainda de meios convenientes para extinção do arco eléctrico. Assim, o relé detecta o defeito e dá ordem de actuação ao disparador que actua directamente no interruptor do circuito. Na generalidade dos disjuntores de baixa tensão, o role e o disparador fundemse num só. Nesse caso o relé-disparador actua directamente sobre o interruptor. Do exposto pode concluir-se que os reles tanto podem funcionar integrados em disjuntores, como independentemente deles com as funções mais variadas. Em qualquer dos casos a função dele é sempre a de 'detectar' e dar ordens. São, por isso, dois aparelhos distintos. Existem diversos tipos de disjuntores. Como disjuntores mais usuais temos o disjuntor electromagnético, o disjuntor magnetotérmico e o disjuntor diferencial. O cérebro de qualquer deles é sempre um relé. Assim, do disjuntor electromagnético o cérebro é um relé electromagnético; do magnetotérmico, o cérebro é um relé magnetotérmico (combinado do relé electromagnético e do relé térmico). Nas figuras estão representados dois disjuntores magnetotérmicos, que são os mais utilizados, pois o magnetotérmico protege simultaneamente contra sobrecargas e curto-circuitos.
Quanto ao disjuntor diferencial, o seu princípio de funcionamento baseia-se na comparação entre duas ou mais correntes, actuando quando a diferença entre elas excede um dado valor, indicando que há defeito no circuito.
Interruptor diferencial
A diferença fundamental entre o disjuntor diferencial e o interruptor diferencial reside no facto de o disjuntor, além de ter protecção diferencial (contra as correntes de fuga) tal como o interruptor diferencial, tem também protecção magnetotérmica, isto é, contra sobrecargas e curtos-circuitos. Portanto o disjuntor é mais completo, sendo o interruptor utilizado quando as outras protecções já estão previstas por outros órgãos de protecção. Tal como o disjuntor, fabricam-se interruptores diferenciais para diversos calibres. Ex: 30 mA, 300 mA, etc.
14 Aparelhagem de regulação
Define-se regulação como o processo que consiste em comparar o valor de uma dada grandeza com um valor pré-determinado e adaptá-lo a esse valor, por ajuste. Este ajuste pode ser feito manualmente ou automaticamente. Como exemplos de regulação automática temos os termostatos (regulação de temperatura), os pressostatos (regulação de pressão), os reguladores de nível de líquidos, etc. Como exemplos de regulação manual temos as resistências variáveis lineares (reóstatos e potenciómetros), as resistências não lineares (à base de semicondutores), os condensadores variáveis e as indutâncias variáveis. Neste capítulo vamos dedicar atenção apenas à regulação essencialmente manual. As grandezas eléctricas que mais vulgarmente são reguladas são: a intensidade, a tensão e a potência. Foi já estudada anteriormente a resistência como elemento receptor de energia eléctrica, isto é, elemento que transforma a energia eléctrica em energia calorífica. No entanto, a resistência não tem apenas esse papel, pois ela também permite regular algumas grandezas eléctricas do circuito onde for inserida. Daí o seu papel como reguladora de: intensidade, tensão, potência, etc.
14.1
Resistências de potência
O reóstato e o potenciómetro - Fisicamente são o mesmo aparelho. A sua utilização é que é diferente. Têm três terminais. Estes aparelhos são constituídos por um enrolamento em fio de constantan, manganina ou maillechort sobre um suporte isolante de porcelana. Têm ainda um cursor móvel, com um contacto metálico que faz variar o valor da resistência a intercalar no circuito. O cursor está ligado a um terminal (normalmente vermelho); além deste terminal existem dois terminais fixos.
O potenciómetro actua directamente sobre a tensão a aplicar à carga. O reóstato actua directamente sobre a intensidade que percorre o circuito. Obviamente que este aparelho também pode ser utilizado como resistência fixa, ligando toda a resistência em série no circuito. Na figura está representado um reóstato do tipo circular (A e B terminais fixos, C - terminal ligado ao cursor). Os reóstatos são bastante utilizados como reóstatos de excitação de máquinas eléctricas, no arranque dos motores eléctricos e em ensaios laboratoriais diversos (método voltam perimétrico, regulação da intensidade e da tensão, etc).
14.2
Resistências de electrónica
As resistências utilizadas em electrónica podem ser fixas ou variáveis, conforme iremos ver. Dadas as pequenas dimensões destas resistências, houve necessidade de definir um processo de identificar cada uma delas de uma forma simples e que seja o mais indelével possível. Assim, existem paralelamente dois processos de identificar o seu valor: o código de cores e o código alfanumérico (letras e números). O código de cores consiste em atribuir cores a cada algarismo do valor da resistência, bem como da sua tolerância. As cores são marcadas no corpo das resistências, em tiras finas, em todo o seu contorno, conforme se exemplifica na figura 70. O código alfanumérico consiste em juntar uma letra (R - unidade, K - milhar, M - milhão) a seguir a um algarismo ou entre dois algarismos de modo a formar o valor da resistência desejado. De notar que os códigos se aplicam apenas às resistências fixas, por motivos óbvios. Mas vejamos então cada um destes códigos. O código de cores a utilizar deve ser o indicado no Quadro da fig. 70, devendo a marcação das resistências ser efectuada
por meio de três ou de quatro faixas de acordo com a figura. A ausência da quarta faixa significará que a tolerância admitida é de ±20%.
A primeira faixa (A) é a que estiver mais próxima de uma das extremidades da resistência. Qualquer indicação complementar deve ser colocada de forma a não permitir confusão com a marcação das cores convencionais.
14.2.1
Resistências – Características
Resistência nominal Valor que serviu de base à sua construção e que é marcado no seu corpo, expresso em ohms. Tolerância Percentagem (positiva ou negativa) de incerteza sobre o valor nominal marcado; Ex: R=1000Ω±5%, Quer dizer que o verdadeiro valor da resistência pode situar-se entre 950 e 1050. As tolerâncias normais são: ±20%, ±10%, ±5%, ±2%, ±1 % e 6,6 kVA), o calibre calcular-se-ia através da expressão
g) A secção dos condutores da 'entrada' é obtida, por consulta de tabela, em função da intensidade total: IN =30ª S=6mm2 h) O diâmetro do tubo da 'entrada' é obtido, por consulta do art., 24 do RSICEE (cuja tabela aqui transcrevemos), em função da secção dos condutores da entrada e do número de condutores (3 condutores: fase, neutro e condutor de protecção). Assim obtemos:
S tubo VD 50 (embora haja 2 valores de secção - 10 e 16 mm - conta sempre o maior) g) Em virtude de a corrente na coluna ser de 63 A, escolhemos para a coluna montante 3 fusíveis de 63 A, um por fase, depois de efectuados os cálculos (“Protecção de uma canalização contra sobrecargas”). Quanto ao interruptor geral, teremos de considerar ainda a potência para o Q.S.C, que vamos considerar o valor mínimo de 13,2 kVA. Deste modo a potência total instalada será:
2 2
ST = 41,58 + 13,2 = 54,78 kVA. A corrente geral, para Q.C. + Q.S.C., será dada por:
Portanto um interruptor tetrapolar de 125 A (valor normalizado) servirá perfeitamente. h) Coluna montante e entradas, apartir de um quadro de colunas
i) Esquema do quadrado de colunas.
25.5 “Ficha electrotécnica” e “Termo de responsabilidade”
Já o dissemos que não era nosso objectivo, nem podia ser aqui, apresentar um projecto completo. Com efeito, o projecto completo envolveria também o dimensionamento, e respectivos desenhos, do Quadro de Serviços Comuns que engloba: iluminação das escadas e patamar, potência para elevadores, circuitos de campainhas, telefones, etc. Apresentámos, no entanto, a parte que consideramos mais importante, de acordo com os conhecimentos dos alunos, seus interesses pessoais e necessidades programáticas. Finalizado o projecto, o técnico-responsável deve preencher uma 'Ficha electrotécnica', como a apresentada na página seguinte, que se destina a requerer ao distribuidor de energia o fornecimento da potência (calculada) a contrata r. Apresentámos parte da ficha já preenchida, precisamente a que corresponde a cálculos. O resto não é de difícil preenchimento. Quanto à potência para Serviços Comuns, considerámos um valor dentro do que está regulamentado, apenas para podermos completar a coluna do 'total'. O técnico-responsável deve ainda assinar um Termo de Responsabilidade que o responsabiliza por qualquer problema que ocorra na instalação e que se prove ser da exclusiva responsabilidade do projectista. O texto é do teor indicado em baixo. Como nota final entendemos ser importante a leitura do 'Estatuto do técnicoresponsável por instalações eléctricas de serviço particular', edição da Imprensa Nacional. Além de outros assuntos, é aí indicado: 1 - Quem pode ser técnico-responsável. 2 - Qual o âmbito da sua acção e responsabilidade.
26 Protecção de uma canalização contra sobrecargas
Suponhamos que se pretendia proteger uma canalização contra sobrecargas, utilizando disjuntores magnetotérmicos.
Segundo o RSIUEE, art.º 575 e seguintes, a protecção de uma canalização contra sobrecargas é obtida por colocação nos condutores de fase de aparelhos com características de funcionamento tais que a intensidade limite de não funcionamento Inf não seja superior a 1,15 vezes a intensidade de corrente máxima admissível na canalização IZ. Por outro lado, a intensidade nominal do aparelho de protecção In, não deverá ser superior à intensidade de corrente máxima admissível na canalização a proteger, IZ. O valor de IZ é obtido em catálogos de fabricante, para cada valor da secção S dos condutores. Obviamente que se deve escolher uma secção S a que corresponda um valor de I Z maior que a corrente de serviço normal IS (corrente que se prevê os receptores absorvam). Deste modo teremos as seguintes desigualdades:
Do que ficou exposto podemos estabelecer a seguinte relação entre intensidades, numa recta dilatada:
Problema resolvido - Suponhamos então que a canalização a proteger era constituída por condutores de cobre, tipo V, em tubo, com uma secção S=1,5 mm2 e que a corrente de serviço Is, era de 9 A. Qual seria o calibre do disjuntor a escolher? Resolução: Por consulta da tabela “Intensidade de corrente máxima admissível” da (página 105), para S=1,5 mm2 tínhamos uma intensidade máxima admissível I=17 A, valor que é superior a Is=9 A, como terá de ser. Por consulta do quadro “Valores de actuação de disjuntores”(página 106) e da recta anterior, temos que: para In=16 A => Inf = 17,6 A Por outro lado temos: 1,15 I, = 1,15x17 = 19,6 A. Com estes valores podemos constatar que se verificam todas as desigualdades:
Portanto o disjuntor de 16 A protegeria esta canalização contra sobrecargas. Evidentemente que a protecção da canalização com este calibre leva a que a canalização possa funcionar nos limites da sua capacidade de carga (Iz), o que tem obviamente inconvenientes no que respeita à fadiga térmica da mesma. Não admira portanto que na prática, nas instalações domésticas, para a secção indicada seja utilizado antes o calibre de 10 A que permite folgar mais a canalização. Digamos, portanto que o cálculo efectuado, segundo o estipulado no Regulamento, indica-nos sempre o calibre máximo a utilizar em função das condições do problema. Uma referência final para os disjuntores com regulação. Se, depois de efectuados os cálculos com disjuntores sem regulação, fosse difícil encontrar um calibre que satisfizesse todas as condições, utilizaríamos então os disjuntores com os calibres indicados mas regulados para o valor que nos serviria. Exemplo: Para o nosso problema, podíamos ter utilizado um disjuntor de 20 A com regulação, regulado para 16,5 A, o que lhe dá I nf =17,3 A (1,05x 16,5 - em que 16,5 é o valor de regulação), portanto superior a Iz, e inferior a 1,15 Iz. Três notas finais: 1 - O facto de I nf 1,15 Iz, não obriga a que I nf Iz, pois pode ser inferior a Iz. Nestas condições a secção poderá estar sobredimensionada, sem inconvenientes; 2- No caso de nos cálculos não se verificarem ambas as desigualdades para nenhum dos calibres de fusível ou disjuntor sem regulação, então a única solução a adoptar é aumentar a secção dos condutores para o valor imediatamente superior e verificar novamente os cálculos; 3 - De acordo com novo Regulamento (a sair em futuro breve) a desigualdade I nf 1,15 Iz, será substituída por If 1,45 I z, que em termos de cálculo de calibre dá praticamente o mesmo, a não ser em casos pontuais. Problema para resolver - Escolha o calibre do órgão de protecção contra sobrecargas, de uma canalização constituída por condutores do tipo V, em tubo, com secção S=2,5 mm2, em que a intensidade de serviço é de 13 A, nas duas situações seguintes: a) Utilizando fusíveis b) Utilizando disjuntores
26.1 Tabelas
Para mais de 3 condutores no mesmo tubo, os valores do quadro anterior devem ser multiplicados pelos factores de correcção do quadro ao lado.
Para temperaturas ambientes diferentes de 20°.C, os valores do quadro devem ser multiplicados pelos factores de correcção indicados no quadro ao lado.
Exemplifiquemos. Um condutor de 1,5 mm 2, em tubo, suporta 17 A, à temperatura ambiente. Se lhe juntarmos mais três condutores, com temperatura ambiente de 30° C, a intensidade máxima admissível por cada condutor é: Imáx. = 17x0,8x0,88 = 12 A, valor bastante inferior ao inicial.