Eletrotecnia Básica: Princípio de funcionamento de um aparelho diferencial

5› Princípio de funcionamento de um aparelho diferencial

Existem dois tipos de aparelhos diferenciais: o interruptor diferencial (ID ) e o disjuntor diferencial (DD ou DDR – disjuntor diferencial residual). O interruptor diferencial tem apenas uma protecção diferencial, contra as correntes de fuga, enquanto que o disjuntor diferencial tem, para além da protecção diferencial, uma protecção magnetotérmica, isto é, contra sobrecargas e curtos-circuitos. Portanto o disjuntor é mais completo do que o interruptor, protegendo simultaneamente contra sobreintensidades e contra choques eléctricos, sendo o interruptor utilizado quando as outras protecções (contra sobrecargas e curtos-circuitos) já estão previstas por outros órgãos de protecção.

Fabricam-se aparelhos diferenciais para instalações eléctricas monofásicas e para instalações eléctricas trifásicas.

O princípio de funcionamento do aparelho diferencial monofásico baseia-se na comparação entre a corrente na fase e a corrente no neutro, actuando quando a diferença entre elas excede um dado valor, indicando que há defeito no circuito e que esse defeito pode ser perigoso. Com efeito, nem todas as correntes de fuga são perigosas, pois podem originar tensões de contacto inferiores aos valores limites de 25V ou de 50V (consoante o tipo de local da canalização) e, nessa situação o diferencial não deverá disparar.

Figura 7 · Princípio de funcionamento do aparelho diferencial monofásico.

A Figura 7 representa o princípio de funcionamento de um aparelho diferencial monofásico. Se o circuito estiver em perfeitas condições, a corrente na fase, IF, é igual à corrente no neutro IN. Como as bobinas são iguais, a excitação do núcleo será nula e portanto nada acontece. Se houver uma fuga de corrente Id, por defeito no receptor, então teremos I_F ≠ I_N .

Se I_F – I_N > I_r (intensidade de regulação do diferencial), então a excitação do núcleo será diferente de zero, pois que Φ₁ ≠ Φ₂ e nesse caso o fluxo na bobina B excita-a, produzindo uma força electromotriz induzida e e que é aplicada ao disparador D que desliga o interruptor do circuito.

Na Figura 8, representa-se um aparelho diferencial monofásico integrado numa instalação TT, como protecção de pessoas contra choques eléctricos.

Figura 8 · Ligação directa das massas à terra e emprego de um aparelho de corte automático – aparelho de protecção diferencial residual (DDR). Quando há um defeito (I_d), forma-se uma tensão de contacto U_c. Se o utilizador tocar no invólucro metálico é percorrido por uma corrente I_h = U_c / R_h . Se I_d  I_n (sensibilidade do diferencial), o diferencial dispara. Se I_d < I_n, o diferencial não dispara e o utilizador é percorrido por I_h = U_c / R_h, que não é perigosa para o utilizador. Em condições normais, U_c e I_h não serão perigosos, porque o diferencial deverá disparar antes. Nota: R_h é a resistência eléctrica do corpo humano, correspondente ao trajecto da corrente pelo corpo.

Na Figura 9 está representado o princípio de funcionamento do aparelho diferencial trifásico. Neste caso, as três fases e o neutro passam por dentro do núcleo ferromagnético. Se não houver qualquer defeito, a soma vectorial das correntes nas fases e no neutro será zero, o que quer dizer que o fluxo resultante também será zero, pelo que a tensão induzida U na bobina B será 0. Deste modo, não haverá qualquer acção desta bobina sobre o disparador e, portanto, sobre o interruptor. Logo que haja uma fuga de corrente, o sistema trifásico de correntes fica desequilibrado, passa a haver um fluxo no núcleo, produzindo uma força electromotriz induzida na bobina B, que é aplicada ao disparador, fazendo desligar o interruptor desde que I_d > I_r (intensidade de regulação).

Figura 9 · Funcionamento do diferencial trifásico.

Figura 10 · Interruptores diferenciais – monofásico e trifásico.

Em conclusão, ao cortar a alimentação quando há correntes de fuga, o aparelho diferencial protege o utilizador que manuseie receptores onde ocorram correntes de fuga. Na Figura 11 apresenta-se um fluxograma que permite determinar qual o tipo de defeito que está na origem do disparo de um aparelho de protecção do Quadro Eléctrico.

6› Condutores e cabos utilizados nas instalações eléctricas

Também na área dos condutores e cabos houve, nos últimos anos, alterações nas Normas de codificação dos mesmos. Com efeito, a designação antiga dos condutores e cabos (exemplos: V, VF, VV, VVD, e outros) foi alterada por novas designações (exemplos: H07V-R, H05V-U, entre outros), devido a uma harmonização com a regulamentação europeia do sector. No Quadro 7 apresentamos o processo de construção dos códigos de condutores e cabos, de acordo com a Norma HD361.

Quadro 7 · Símbolos utilizados nas designações de condutores e cabos, isolados, para instalações eléctricas, segundo o HD 361 (cabos harmonizados).

Figura 11 · Fluxograma "Diferentes tipos de defeitos" numa instalação eléctrica.

Quadro 8 · Equivalência entre designações novas e antigas.

Repare-se que o Quadro 7 prevê a equivalência de alguns condutores e cabos de âmbito nacional, utilizando-se, para o efeito: a letra A – Tipo nacional reconhecido; o conjunto de letras PT – N – Tipo nacional não reconhecido.

No Quadro 7 apresenta-se um exemplo da construção da designação simbólica de um cabo, tendo-se obtido: H05VV-F3G 2,5. Vejamos qual o significado desta designação!

Consultando o Quadro 7, conclui-se que este é um cabo harmonizado (letra H), para a tensão de 300 / 500 V (número 05), com isolamento em policloreto de vinilo (letra V), com uma bainha em policloreto de vinilo (2.ª letra V), com condutores de cobre flexíveis da classe 5 (letra F), constituído por três condutores de 2,5 mm², sendo um deles o de protecção (letra G).

Se este cabo fosse do tipo nacional reconhecido, em vez de H utilizar-se-ia a letra A; se fosse do tipo nacional não reconhecido (pelo Documento HD – 361) utilizar-se-ia PT – N.

A norma NP – 665 é a norma que regulamenta a construção dos condutores e cabos (de baixa tensão e de média tensão), em Portugal, que não estão harmonizados, isto é, não estão de acordo com o documento de harmonização CENELEC HD – 361. A norma NP – 665 é aquela que já era utilizada em Portugal antes de aparecer o Documento de Harmonização acima indicado.

A identificação dos condutores de uma instalação eléctrica é feita utilizando cores bem definidas no isolamento dos condutores. São as seguintes as cores utilizadas:

Condutores de fase F:
› preto, castanho, cinzento

Condutor neutro N:
› azul claro

Condutor de protecção PE:
› verde/amarelo

No Quadro 8, faz-se a correspondência entre as designações antigas e as novas designações de alguns dos condutores e cabos mais utilizados.

José V. C. Matias
Licenciado em Engenharia Electrotécnica (IST)
Professor do Ensino Secundário Técnico
Autor de livros técnico-didáticos de eletricidade e eletrónica
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Nota: o autor opta por escrever de acordo com o novo Acordo Ortográfico