Guia Completo para Seleção de Disjuntores e Cálculo de Ajustes

Como Selecionar e Configurar Disjuntores

1. Tipos de Disjuntores

1.1 Disjuntor Aéreo (ACB)
Também conhecido como disjuntor de moldura ou universal, todos os componentes são montados em uma estrutura metálica isolada. Geralmente é do tipo aberto, permitindo a fácil substituição de contatos e peças, e pode ser equipado com vários acessórios. Os ACBs são comumente usados como interruptores principais de fornecimento de energia. As unidades de disparo por sobrecorrente incluem tipos eletromagnéticos, eletrônicos e inteligentes. Eles fornecem proteção em quatro estágios: atraso longo, atraso curto, instantâneo e falha à terra, com cada configuração de proteção ajustável dentro de um intervalo com base no tamanho da moldura.

Os ACBs são adequados para redes CA de 50Hz com tensões nominais de 380V ou 660V e correntes nominais de 200A a 6300A. Eles são principalmente usados para distribuição de energia e proteção contra sobrecargas, subtensão, curto-circuitos e aterramento de fase única. Esses disjuntores oferecem múltiplas funções de proteção inteligente e proteção seletiva. Em condições normais, eles podem ser usados para acionamento infrequente de circuitos. ACBs com classificação de até 1250A também podem proteger motores de sobrecarga e curto-circuito em sistemas de 380V/50Hz.

Aplicações comuns incluem interruptores principais de saída no lado de 400V dos transformadores, interruptores de barra, interruptores de alimentação de alta capacidade e interruptores de controle de motores grandes.

1.2 Disjuntor Moldado (MCCB)
Também conhecido como disjuntor plug-in, seus terminais, extintores de arco, unidades de disparo e mecanismo de operação estão alojados em uma caixa de plástico. Contatos auxiliares, unidades de disparo por subtensão e unidades de disparo paralelo geralmente são modulares, resultando em um design compacto. Os MCCBs geralmente não são projetados para reparo e são tipicamente usados como proteção de circuitos secundários.

A maioria dos MCCBs inclui unidades de disparo termomagnéticas. Modelos maiores podem apresentar sensores de disparo de estado sólido. As unidades de disparo por sobrecorrente podem ser eletromagnéticas ou eletrônicas. Os MCCBs eletromagnéticos geralmente são não seletivos, oferecendo apenas proteção de atraso longo e instantânea. Os MCCBs eletrônicos fornecem quatro funções de proteção: atraso longo, atraso curto, instantâneo e falha à terra. Alguns modelos mais recentes incluem intertravamento seletivo por zona.

Os MCCBs são comumente usados para controle e proteção de circuitos de alimentação, interruptores principais de saída em pequenos transformadores de distribuição, terminais de controle de motores e como interruptores de energia para várias máquinas.

1.3 Mini Disjuntor (MCB)
Os MCBs são os dispositivos de proteção terminal mais amplamente utilizados em sistemas elétricos de edifícios. Eles protegem circuitos monofásicos e trifásicos de até 125A contra curto-circuitos, sobrecargas e sobretensão. Disponíveis em configurações de 1P, 2P, 3P e 4P.

Um MCB consiste em um mecanismo de operação, contatos, dispositivos de proteção (várias unidades de disparo) e um sistema de extinção de arco. Os contatos são fechados manualmente ou eletricamente e mantidos no lugar por um mecanismo de liberação livre. A bobina da unidade de disparo por sobrecorrente e o elemento de aquecimento da unidade de disparo térmica estão conectados em série com o circuito principal, enquanto a bobina de disparo por subtensão está conectada em paralelo com a fonte de alimentação.

No projeto elétrico de edifícios, os MCBs são usados para proteção contra sobrecarga, curto-circuito, sobrecorrente, subtensão, falha à terra, vazamento, transferência automática de fontes de alimentação duplas e acionamento e proteção de motores infrequente.

2. Parâmetros Técnicos Chave dos Disjuntores

• Tensão Nominal de Operação (Ue)
  A tensão nominal na qual o disjuntor é projetado para operar continuamente sob condições especificadas. Na China, para sistemas de até 220kV, a tensão máxima de operação é 1,15 vezes a tensão nominal do sistema; para 330kV e acima, é 1,1 vezes. O disjuntor deve manter a isolação e realizar operações de comutação na tensão máxima de operação do sistema.

• Corrente Nominal (In)
  A corrente que a unidade de disparo pode suportar continuamente em temperaturas ambiente de até 40°C. Para unidades de disparo ajustáveis, esta é a corrente ajustável máxima. Em temperaturas acima de 40°C (até 60°C), é permitida a redução da corrente.

• Configuração de Corrente de Sobre-carga de Disparo (Ir)
  O disjuntor dispara com atraso quando a corrente excede Ir, que representa a corrente máxima que o disjuntor pode suportar sem disparar. Ir deve ser maior que a corrente de carga máxima (Ib) mas menor que a corrente permitida do cabo (Iz). Para disjuntores termomagnéticos, Ir é geralmente ajustável de 0,7 a 1,0In; as unidades de disparo eletrônicas oferecem um intervalo mais amplo, geralmente de 0,4 a 1,0In. Para unidades de disparo fixas, Ir = In.

• Configuração de Corrente de Curto-circuito de Disparo (Im)
  O limiar no qual a unidade de disparo instantâneo ou de atraso curto ativa para desconectar rapidamente o circuito durante correntes de falha altas.

• Corrente Nominal de Resistência ao Curto-circuito (Icw)
  A corrente que o disjuntor pode suportar por um período especificado sem danos térmicos.

• Capacidade de Interrupção
  A corrente de falha máxima que o disjuntor pode interromper com segurança, independentemente de sua corrente nominal. Valores comuns incluem 36kA e 50kA. É categorizada em capacidade de interrupção final (Icu) e capacidade de interrupção de serviço (Ics).

3. Princípios Gerais para a Seleção de Disjuntores

• Tensão nominal de operação ≥ tensão nominal do circuito.

• Capacidade de interrupção de curto-circuito nominal ≥ corrente de carga calculada.

• Capacidade de interrupção de curto-circuito nominal ≥ corrente de curto-circuito máxima possível no circuito.

• Corrente de curto-circuito monofásico à terra no final do circuito ≥ 1,25 × configuração de disparo instantâneo (ou de atraso curto).

• Tensão nominal da unidade de disparo por subtensão = tensão nominal do circuito.

• Tensão nominal da unidade de disparo paralelo = tensão da fonte de alimentação de controle.

• Tensão nominal do mecanismo de operação elétrico = tensão da fonte de alimentação de controle.

• Para circuitos de iluminação, defina a corrente de disparo eletromagnético instantâneo para 6 vezes a corrente de carga.

• Para proteção de curto-circuito de motor único: 1,35 × corrente de partida do motor (série DW) ou 1,7 × (série DZ).

• Para vários motores: 1,3 × corrente de partida do motor maior + soma das correntes de operação dos outros motores.

• Como interruptor lateral de baixa tensão do transformador principal: capacidade de interrupção > corrente de curto-circuito de baixa tensão do transformador; corrente nominal de disparo ≥ corrente nominal do transformador; configuração de curto-circuito = 6–10 × corrente nominal do transformador; configuração de sobrecarga = corrente nominal do transformador.

• Após a seleção preliminar, coordene com os disjuntores a montante e a jusante para evitar disparos em cascata e minimizar o escopo de interrupção.

4. Seletividade dos Disjuntores
Os disjuntores são classificados como seletivos ou não seletivos. Disjuntores seletivos oferecem proteção de dois ou três estágios: instantânea e de atraso curto para curto-circuitos, atraso longo para sobrecarga. Disjuntores não seletivos são geralmente instantâneos (apenas curto-circuito) ou de atraso longo (apenas sobrecarga). A seletividade é alcançada usando unidades de disparo de atraso curto com configurações de tempo diferentes. Considerações-chave:

• Configuração de disparo instantâneo a montante ≥ 1,1 × corrente de curto-circuito trifásico máxima no ponto de saída do disjuntor a jusante.

• Se a jusante for não seletiva, configuração de disparo de atraso curto a montante ≥ 1,2 × configuração de disparo instantâneo a jusante para manter a seletividade.

• Se a jusante também for seletiva, tempo de atraso curto a montante ≥ tempo de atraso curto a jusante + 0,1s.
  Geralmente, Iop.1 ≥ 1,2 × Iop.2.

5. Proteção em Cascata
No projeto do sistema, a coordenação entre os disjuntores a montante e a jusante garante seletividade, velocidade e sensibilidade. A coordenação adequada permite o isolamento seletivo de falhas, mantendo a energia nos circuitos saudáveis. A proteção em cascata usa o efeito limitador de corrente do disjuntor a montante (QF1). Quando ocorre um curto-circuito a jusante (no QF2), a ação limitadora de corrente do QF1 reduz a corrente de falha real, permitindo que o QF2 interrompa uma corrente superior à sua capacidade nominal. Isso permite o uso de disjuntores a jusante de custo inferior e capacidade de interrupção menor. As condições incluem a ausência de cargas críticas em circuitos adjacentes (já que o disparo do QF1 desligaria o QF3) e a correspondência adequada das configurações instantâneas. Os dados de cascata são determinados por testes e fornecidos pelos fabricantes.

6. Sensibilidade dos Disjuntores
Para garantir o funcionamento confiável em condições mínimas de falha, a sensibilidade (Sp) deve ser ≥1,3 conforme GB50054-95:
Sp = Ik.min / Iop ≥ 1,3
Onde Iop é a configuração de disparo instantâneo ou de atraso curto, e Ik.min é a corrente de curto-circuito mínima no final da linha protegida sob operação mínima do sistema. Para disjuntores seletivos com disparo de atraso curto e instantâneo, apenas a sensibilidade do disparo de atraso curto precisa ser verificada.

7. Seleção e Configuração das Unidades de Disparo

(1) Configuração de Disparo por Sobrecorrente Instantânea. Deve exceder a corrente pico do circuito (Ipk) durante a partida do motor:
Iop(0) ≥ Krel × Ipk
(Krel = fator de confiabilidade)

(2) Configuração de Disparo por Sobrecorrente de Atraso Curto e Tempo
Iop(s) ≥ Krel × Ipk. Os atrasos de tempo geralmente são 0,2s, 0,4s ou 0,6s, configurados para garantir que o tempo de operação a montante seja maior que o a jusante por um passo de tempo.

(3) Configuração de Disparo por Sobrecorrente de Atraso Longo e Tempo
Protege contra sobrecarga: Iop(l) ≥ Krel × I30 (corrente de carga máxima). A configuração de tempo deve exceder a duração permitida de sobrecarga a curto prazo.

(4) Coordenação Entre as Configurações de Disparo e a Capacidade do Cabo.Para prevenir o superaquecimento ou incêndio do cabo sem disparo:

Iop ≤ Kol × Ial
Onde Ial = capacidade de condução de corrente permitida do cabo, Kol = fator de sobrecarga a curto prazo (4,5 para disparos instantâneos/curtos; 1,1 para disparo de atraso longo como proteção de curto-circuito; 1,0 apenas para proteção contra sobrecarga). Se não for satisfeita, ajuste a configuração de disparo ou aumente o tamanho do cabo.