Eletrotecnia Básica: Aparelhagem Eléctrica de Baixa Tensão

15› Aparelhagem Eléctrica

15.1. Classificação da aparelhagem

A aparelhagem eléctrica que faz parte integrante de uma instalação eléctrica divide-se em várias categorias: aparelhagem de corte (interruptores, seccionadores, disjuntores, fusíveis, entre outros), aparelhagem de comando (interruptores, inversores, comutadores, contatores, e outros), aparelhagem de protecção (fusíveis, disjuntores, relés, entre outros), aparelhagem de ligação (caixas de derivação, caixas de coluna, fichas, tomadas, e outros), aparelhagem de medida e contagem (amperímetros, voltímetros, contadores de energia, entre outros) e aparelhagem de regulação (potenciómetros, condensadores variáveis, e outros), aparelhagem de utilização, entre outros.

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, ferros de engomar, aspiradores, máquinas de lavar, entre outros. A Figura 18 representa um diagrama de blocos da aparelhagem elétrica.

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. Assim, podemos ter aparelhagem para interior e para exterior; a aparelhagem exterior pode estar ao ar livre ou enterrada; podem ainda estar ou não em locais sujeitos a riscos de explosão, de incêndio, húmidos, molhados, poeirentos, de ambiente corrosivo, entre outros.

Todos estes factores devem ser tidos em conta aquando da elaboração e execução do projecto a realizar. Na verdade uma instalação eléctrica será tão mais completa, eficiente e fiável quanto mais funções puder desempenhar e simultaneamente mais elevado for o grau e o número de características de protecção dos elementos constituintes. Se assim for, garantir-se-á uma maior comodidade na utilização e maior duração.

Para garantir uma maior eficiência e segurança na instalação, a sua construção deve obedecer a alguns requisitos, nomeadamente:

1. Concepções (formas) simples;

2. Funcionamento seguro;

3. Adequados índices IP e IK, de acordo com as influências externas;

4. Boa fiabilidade (garantia de que o material está em boas condições).

Além destes requisitos gerais, outras caraterísticas específicas devem ser ainda exigidas, aparelho a aparelho. O preço da aparelhagem varia normalmente inversamente com a qualidade, isto é, melhor qualidade, normalmente (mas nem sempre, felizmente) paga-se mais caro. Com efeito, uma aparelhagem mais cuidada, com maior garantia, exige sempre um maior dispêndio de mão-de-obra e também material de qualidade superior.

Com o objetivo de garantir a máxima qualidade da aparelhagem fabricada, tornou-se obrigatório a partir de 1 de janeiro de 1997, a aposição da marca CE em todo o equipamento colocado no mercado nacional.

Figura 18 · Classificação da aparelhagem eléctrica.

15.2. Características da aparelhagem. Índices de protecção

Durante o seu funcionamento, a aparelhagem está submetida às mais diversas provas, consoante a função que desempenha, o tipo de instalação, características da instalação, influências externas do local, e outros. Obviamente que serão estes os factores que condicionarão a qualidade da aparelhagem a fabricar.

Por forma a podermos adaptar à nossa instalação o material mais adequado, o fabricante indica normalmente algumas das seguintes grandezas e caraterísticas eléctricas da aparelhagem:

1. Intensidade estipulada;

2. Tensão estipulada;

3. Índices de proteção IP e IK;

4. Natureza da corrente;

5. Poder de corte;

6. Número de pólos (unipolar, bipolar, tripolar, tetrapolar), e outros.

As grandezas estipuladas (tensão estipulada, intensidade estipulada, potência estipulada, entre outros) são os valores que serviram de base ao dimensionamento e fabrico dos aparelhos e que estes suportam permanentemente sem deterioração ou actuação (no caso dos órgãos de protecção). Obviamente que se pretende que estas grandezas sejam inferiores aos valores nominais da rede a que vão ser ligados.

O poder de corte de um aparelho é a máxima intensidade que esse aparelho é capaz de interromper, sem a destruição dos seus elementos constituintes.

Outro dos dados técnicos normalmente fornecidos pelos fabricantes diz respeito ao número de pólos (contactos) dos seus aparelhos. Um aparelho bipolar tem 2 pólos, isto é, permite a ligação (e interrupção) de dois condutores distintos, por exemplo: fase e neutro; duas fases diferentes; condutor positivo e condutor negativo, entre outros.

Conforme já foi referido, todo o equipamento eléctrico está sujeito às condições locais da instalação eléctrica, isto é, às influências externas do local. Os códigos IP e IK dos invólucros de cada equipamento devem, por isso, estar de acordo com as classificações obtidas para cada local, quanto às influências externas.

15.3. Aparelhos de ligação

Aparelho de ligação é o aparelho destinado a garantir a continuidade entre dois ou mais sistemas condutores (condutores, elementos condutores, equipamentos elétricos, aparelhagem, e outros). Qualquer ponto de ligação num circuito eléctrico é, por isso, um potencial ponto fraco da instalação, em virtude de a mesma poder desfazer-se acidentalmente, para além de que há sempre perdas por efeito de Joule e quedas de tensão (mínimas) nos pontos de ligação.

Como aparelhos mais comuns de ligação temos:

• Fichas e tomadas;
• Blocos de junção;
• Terminais de ligação;
• Pentes de ligação;
• Barramentos;
• Caixas de junção;
• Placas de terminais;
• Caixas de derivação e de coluna;
• Coroas de bornes;
• Ligadores de aperto automático ou ligadores rápidos;
• Ligadores de torção, entre muitos outros.

A diversa aparelhagem de ligação, como aliás toda a aparelhagem, pode ser destinada a utilizar no interior ou no exterior, à vista ou embebida. Todos os dispositivos de ligação devem cumprir a Norma NP EN 60 998 e satisfazer as condições gerais indicadas no Quadro 20. O aperto mecânico dos condutores pode ser feito por parafuso, por porca, por anilha, por mola de pressão ou por aperto automático (rápido).

Todas as instalações elétricas de utilização ou coletivas, em Baixa Tensão, devem ter o condutor de proteção em todos os seus circuitos. Por essa razão, as fichas e as tomadas devem ter o terminal respetivo para ligar ao condutor de proteção.

As fichas são, por isso, constituídas por três ou quatro contactos elétricos, sendo um o de terra, e seu invólucro isolante, e destinam-se normalmente a ligar uma canalização amovível a uma fixa, ou duas amovíveis entre si. As fichas, monofásicas ou trifásicas, são fabricadas segundo normas específicas, para diversas intensidades e tensões estipuladas, sendo as mais vulgares: 6 A, 10 A, 16 A/230 V.

Na Figura 19 estão representados diferentes tipos de fichas, conforme as suas funções e locais a instalar.

 

Figura 19 · Diversos tipos de fichas e tomadas (Legrand).

As tomadas, por seu lado, são constituídas por dois, três ou quatro alvéolos, juntamente com o contacto de terra, com o seu invólucro isolante e destinam-se também a ligar canalizações fixas a amovíveis ou canalizações amovíveis entre si. As tomadas devem ser ‘tomadas com obturador’, até 16 A; a partir de 16 A, podem utilizar-se tomadas com tampa. Estas tomadas têm os alvéolos protegidos, só abrindo quando são introduzidos, simultaneamente, os dois contactos da ficha.

Tal como as fichas, as tomadas destinam-se a circuitos monofásicos ou trifásicos com o contacto de terra respetivo. As tomadas podem ser normais, estanques, blindadas e antideflagrantes. São também fabricadas para diversas intensidades nominais, em monofásico ou trifásico.

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 estipuladas. A secção dos terminais das fichas é proporcional à sua corrente estipulada. No Quadro 21, apresentam-se as condições gerais de instalação e uso de tomadas e fichas.

 

Quadro 20 · Condições gerais a observar na ligação entre condutores e equipamentos.

 

Quadro 21 · Condições gerais a observar na ligação entre condutores e equipamentos.

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 e local ambiental 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 a ajuda de alguns acessórios de ligação, de entre os quais destacamos as 'coroas de bornes' e as junções. A coroa de bornes revela-se mais segura do que os restantes ligadores. Nas caixas de derivação, em cada terminal, não devem ser apertados mais do que quatro condutores de secção ≤4 mm2 ou dois condutores se a secção for superior a 4 mm2.

 

Figura 20 · Ligações numa caixa de derivação (Legrand).

Os condutores, dentro das caixas, devem ter pontas não inferiores a 10 cm, para se poderem arrumar adequadamente e permitir eventuais cortes futuros.

15.4. Aparelhos de comando e de seccionamento

Os aparelhos de comando têm como função principal modificar o estado de funcionamento de um circuito eléctrico ou de uma instalação eléctrica. São aparelhos em que a acção de comando pode ser feita electricamente ou mecanicamente, manualmente ou automaticamente. São exemplos de aparelhos de comando: o interruptor, o comutador, o telerrutor, o automático de escada e o contator.

Como aparelhos de seccionamento, temos o seccionador. O seccionador é um aparelho mecânico de conexão que, na posição de aberto, permite efetuar a manutenção, a verificação, a localização dos defeitos e as reparações dos circuitos e da instalação eléctrica.

Contrariamente ao disjuntor e ao interruptor, este aparelho, por não ter poder de corte, não pode cortar em carga. Os seccionadores são muito utilizados em redes de distribuição em Média e Alta Tensão, para isolar troços de canalizações, cabos, linhas e redes a serem reparados ou vistoriados; deste modo garante-se que esses troços não ficam sob tensão quando se trabalha no troço que está sob observação. Em Baixa Tensão são utilizados, por exemplo, em automatismos industriais, associados a fusíveis, constituindo os seccionadores-fusíveis.

Os aparelhos de comando e de seccionamento (bem como os de proteção) podem ter vários pólos (contactos elétricos), isto é, podem ser: unipolares, bipolares, tripolares e tetrapolares.

A posição de desligado dos aparelhos de comando e de seccionamento (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 objetivo é sempre o de evitar que acidentalmente o circuito ligue quando pode constituir perigo para o utilizador ou para a respetiva instalação.

Interruptor é um aparelho mecânico de conexão capaz de estabelecer, de suportar e de interromper correntes nas condições normais do circuito, incluindo, eventualmente, as condições especificadas de sobrecarga em serviço. Este aparelho é ainda capaz de suportar, num tempo especificado, correntes mas condições anormais especificadas para o circuito, tais como as resultantes de um curto-circuito. Um interruptor pode ser capaz de estabelecer (ligar) correntes de curto-circuito, mas não de as interromper (cortar); portanto, diz-se que não tem poder de corte. O interruptor é, portanto, um aparelho de corte em carga, enquanto o seccionador é um aparelho de corte em vazio.

Existe uma grande variedade de interruptores: de facas, de manípulo, rotativo, basculante, electrónico, temporizado, comando à distância, entre outros. 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. É utilizado particularmente quando as cargas são muito indutivas (motores eléctricos, por exemplo), efectuando um corte muito rápido, protegendo a instalação;

2. Interruptores 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, e outros. Fabricam-se interruptores unipolares e multipolares, cortando um só condutor ou vários condutores. São muito utilizados nos Quadros Eléctricos e nas bancadas de trabalho;

3. Interruptor rotativo - A ação sobre os contactos é feita por comutador rotativo;

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.

 

Figura 21 · Interruptores e comutadores diversos.

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, e outros.

Os comutadores são aparelhos que permitem modificar sucessivamente as ligações de um ou vários circuitos; permitem ligar sucessivamente um ou vários conjuntos de lâmpadas ou outros receptores; permitem ligar sucessivamente diversos sectores de uma instalação, ou vários motores.

De entre os comutadores mais vulgarizados temos os comutadores: de escada, de quarto ou vai-vem, de lustre e o comutador estrela-triângulo. Estes comutadores foram já estudados em número anterior desta revista, nesta secção. Fazemos, por isso, uma breve referência a eles.

O comutador de escada permite ligar uma ou várias lâmpadas num local e apagá-las noutro. 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.

O comutador estrela-triângulo permite o arranque de motores, em duas etapas, para reduzir as correntes de arranque. Utilizado em instalações industriais de Baixa Tensão.

Existem outros aparelhos de comando automático, como o contator, o telerrutor, o automático de escada, entre outros, que têm, relativamente ao interruptor, as seguintes vantagens:

1. Permitem o estabelecimento de circuitos, com funcionamento automático em condições pré-determinadas;
2. Permitem fazer simultaneamente comandos locais e à distância;
3. Permitem fazer o comando de vários locais;
4. Permitem fazer o comando de grandes potências, com consumo reduzido e utilizando tensões baixas nos órgãos de comando.

O contator é utilizado no comando de motores elétricos em instalações industriais de Baixa e Média Tensão. O telerrutor e o automático de escada também foram já abordados anteriormente.

 

AUTOR: José V. C. Matias, Licenciado em Engenharia Electrotécnica (IST), Professor do Ensino Secundário Técnico, Autor de livros técnico-didáticos de eletricidade e eletrónica
Fonte: Revista "O Electricista"