ELETRICIDADETEC: 2014

Vídeo: Funcionamento de um dispositivo DR

Conceito de aplicação

O elevado número de acidentes originados no sistema elétrico impõe novos métodos e dispositivos que permitem o uso seguro e adequado da eletricidade reduzindo o perigo às pessoas, além de perdas de energia e danos às instalações elétricas.
A destruição de equipamentos e incêndios é muitas vezes causada por correntes de fuga à terra em instalações mal executadas, subdimensionadas, com má conservação ou envelhecimento. As correntes de fuga provocam riscos às pessoas, aumento de consumo de energia, aquecimento indevido, destruição da isolação, podendo até ocasionar incêndios. Esses efeitos podem ser monitorados e interrompidos por meio de um Dispositivo DR, Módulo DR ou Disjuntor DR. Os Dispositivos DR (diferencial residual) protegem contra os efeitos nocivos das correntes de fuga à terra garantindo uma proteção eficaz tanto à vida dos usuários quanto aos equipamentos.
A relevância dessa proteção faz com que a Norma Brasileira de Instalações Elétricas – ABNT NBR 5410 (uso obrigatório em todo território nacional conforme lei 8078/90, art. 39 - VIII, art. 12, art. 14), defina claramente a proteção de pessoas contra os perigos dos choques elétricos que podem ser fatais, por meio do uso do Dispositivo DR de alta sensibilidade (= 30mA).

Conceito de atuação
As correntes de fuga que provocam riscos às pessoas são causadas por duas circunstâncias:

Contato direto		Contato indireto		Dispositivo DR
Falha de isolação ou remoção das partes isolantes, com toque acidental da pessoa em parte energizada (fase / terra-PE).		Através do contato da pessoa com a parte metálica (carcaça do aparelho), que estará energizada por falha de isolação, com interrupção ou inexistência do condutor de proteção (terra-PE).		Protege a pessoa dos efeitos das circunstâncias ao lado sendo que no caso do contato direto é a única forma de proteção.

Princípio de proteção das pessoas
Qualquer atividade biológica no corpo humano seja ela glandular, nervosa ou muscular é originada de impulsos de corrente elétrica.
Se a essa corrente fi siológica interna somar-se uma corrente de origem externa (corrente de fuga), devido a um contato elétrico, ocorrerá no organismo humano uma alteração das funções vitais, que, dependendo da duração e da intensidade da corrente, poderá provocar efeitos fisiológicos graves, irreversíveis ou até a morte da pessoa.

Gráfico com zonas tempo x corrente e os efeitos sobre as pessoas IEC 60479-1 (percurso mão esquerda ao pé)

Zonas	Limites	Efeitos fisiológicos
AC-1	Até 0,5 mA - Curva a	Percepção possível, mas geralmente não causa reação.
AC-2	0,5 mA até curva b	Provável percepção e contrações musculares involuntárias, porém sem causar efeitos fisiológicos.
AC-3	A partir da curva b para cima	Fortes contrações musculares involuntárias, dificuldade respiratória e disfunções cardíacas reversíveis. Podem ocorrer imobilizações e os efeitos aumentam com o crescimento da corrente elétrica, normalmente os efeitos prejudiciais podem ser revertidos.
AC-4	Acima da curva c1 c1-c2 c2-c3 Além da curva c3	Efeitos patológicos graves podem ocorrer inclusive paradas cardíacas, paradas respiratórias e queimaduras ou outros danos nas células. A probabilidade de fibrilação ventricular aumenta com a intensidade da corrente e do tempo. AC-4.1 Probabilidade de fibrilação ventricular aumentada até aproximadamente 5% AC-4.2 Probabilidade de fibrilação ventricular de aproximadamente 50% AC-4.3 Probabilidade de fibrilação ventricular acima de 50%

Conceito de funcionamento
A somatória vetorial das correntes que passam pelos condutores ativos no núcleo toroidal é praticamente igual a zero (Lei de Kirchhoff). Existem correntes de fuga naturais não relevantes. Quando houver uma falha à terra (corrente de fuga) a somatória será diferente de zero, o que irá induzir no secundário uma corrente residual que provocará, por eletromagnetismo, o disparo do Dispositivo DR (desligamento do circuito), desde que a fuga atinja a zona de disparo do Dispositivo DR (conforme norma ABNT NBR NM 61008 o Dispositivo DR deve operar entre 50% e 100% da corrente nominal residual - IDn).

F1 – Dispositivo DR de proteção contra a correntes de fuga à terra
T – Transformador diferencial toroidal
L – Disparador eletromagnético
R – Carga
A – Fuga à terra por falha da isolação
jF – Fluxo magnético da corrente residual
IF – Corrente secundária residual induzida

Esquemas de ligações básicasL1, L2, L3 – Condutores Fases
N – Condutor Neutro
PE – Condutor de proteção ( terra )
DR1 – Dispositivo DR – bipolar
DR2 – Dispositivo DR – tetrapolar
R – Carga

2) O botão de teste T, possibilita a verificação do correto funcionamento e instalação do dispositivo DR, gerando uma corrente de fuga interna entre dois terminais de conexão (acionar semestralmente, pois é a garantia de funcionamento do Dispositivo DR). Portanto, em redes bifásica ou trifásica (L1+L2+N ou L1+L2+L3 sem N), verifique o diagrama no frontal do dispositivo DR para proporcionar a correta energização dos terminais utilizados por este teste. No exemplo foi interligado o terminal de conexão 3 ao terminal de conexão N para permitir a operação do botão de teste.

Esquemas de aterramento padronizado (norma ABNT NBR 5410 - item 4.2.2.2)

Seguem os esquemas de ligações mais utilizados

Esquema TN-S

As funções do condutor Neutro (N) e do condutor de Proteção (PE) são distintos na rede.

Esquema TN-C-S

Em parte do sistema as funções do condutor Neutro (N) e do condutor de Proteção (PE) são combinadas em um único condutor (PEN).

Esquema TT

O esquema TT possui um ponto da alimentação diretamente aterrado, estando as massas da instalação ligadas a eletrodo(s) de aterramento eletricamente distinto(s) do eletrodo de aterramento da alimentação.

Notas:
a) Em sistemas TN-C o dispositivo DR somente poderá ser instalado se o circuito protegido for transformado em TN-S,
caracterizando-se um sistema TN-C-S.
b) Para sistemas IT, consultar ABNT NBR 5410.

Como montar os quadros de distribuiçãoAbaixo segue um exemplo de montagem dos Dispositivos DR nos quadros de distribuição padrão IEC.

1 - Dispositivo DR tetrapolar de 30 mA
2 - Circuitos de saídas protegidos por disjuntores
Dispositivo de proteção contra surtos - DPS, instalados entre fase (F) e terra (PE)
3A/3B - Dispositivo de proteção contra surtos - DPS, instalados entre neutro (N) e terra (PE). Nos casos onde a separação do condutor neutro (N) e terra (PE) ocorre dentro do Quadro de Distribuição, não é necessário aplicação desse módulo.
4 - Barramento para condutores de proteção - terra (PE)
5 - Barramento para condutores neutro (N)
6 - Barramento bifásico isolado para alimentação dos circuitos
7 - Terminal para derivação
8 - Trilho de fixação rápida
9 - Isolador terminal (reserva)
10 - Circuitos de saída dos cabos terra
11 - Circuitos de saída dos cabos neutro
12 - Cabos de entrada
13 - Cabos de interligações internas do quadro

O exemplo de montagem acima é para uma rede bifásica (2F + N + PE), para outras possibilidades de redes considerar as seguintes alterações:
a) Para uma rede trifásica (3F + N + PE), o Dispositivo DR permanecerá tetrapolar fazendo a
ligação da fase (F3). Utilizar mais um dispositivo de proteção contra surtos - DPS para a fase adicional e barramento trifásico isolado.
b) Para uma rede monofásica (1F + N + PE), o Dispositivo DR será bipolar e desconsiderar um dispositivo de proteção contra surtos - DPS da fase (F2) e o barramento isolado será monofásico.
c) Todos os exemplos acima descritos consideram que junto ao medidor existe uma proteção realizada por meio de disjuntor IEC ou fusível Siemens, por esta premissa, foi possível realizar os exemplos de montagem sem a utilização de um disjuntor geral no quadro de distribuição, realizando a entrada diretamente pelo Dispositivo DR. Nos casos onde não houver uma proteção prévia coordenada é recomendável a utilização de um disjuntor geral no Quadro de Distribuição.

ORIGEM DO ARTIGO: http://www.siemens.com.br/templates/v2/templates/TemplateK.Aspx?channel=9096