DISJUNTOR

Disjuntor

Definição

Introdução

Disjuntor Electromagnético

Simbologia Geral

Disjuntor Termomagnético

Disjuntor Termomagnético – Animação

Disjuntor Termomagnético – Animação Flash

Definição: É um aparelho de corte, comando e protecção.

Introdução:

Um disjuntor é um daqueles dispositivos que todos temos (vários) no quadro eléctrico situado à entrada de nossas casas. A sua função é proteger os circuitos no no interior destas. Cada um dos disjuntores é responsável por proteger uma parte da nossa instalação eléctrica (iluminação, tomadas, máquina de lavar roupa, etc.).

Existem vários disjuntores, de modo a que, se houver um problema/avaria num determinado circuito, os outros não sejam afectados e continuemos a ter energia eléctrica nas partes da casa em que não há avaria enquanto diligenciamos a reparação da avaria verificada.

Os disjuntores protegem os circuitos contra curto-circuito e sobrecarga, disparando quando se verifica uma destas situações e prevenindo assim danos na isntalação que podem levar até ao incêndio.

A sobrecarga é aquela situação que acontece, por exemplo, quando ligamos muitos aparelhos a uma mesma tomada. Como a potência dos aparelhos ligados vai aumentando, a corrente respectiva desse circuito também aumenta. Se o aumento for exagerado, como a corrente aquece os condutores por onde passa, corremos o risco de estes aquecerem demasiado e danificarem o material isolante e inclusive provocar um incêndio. Antes que os condutores aqueçam demasiado, o disjuntor dispara pois foi calibrado para um determinado valor de corrente (que tem a ver com a secção dos condutores utilizados) que, logo que ultrapassado faz disparar o disjuntor.

No curto-circuito, o aumento da corrente é instantâneo e muito acentuado, razão porque o disjuntor actua de imediato.

Antigamente os circuitos eram protegidos por fusíveis, que foram substituídos pelos disjuntores, pois estes são mais seguros. Os fios que constituíam os fusíveis eram muitas vezes substituídos por fios de maior secção para, assim, não dispararem, o que constitui, como é óbvio, uma situação de perigo para a instalação.

Na prática, um disjuntor não é mais do que um aparelho constituído por um detector, o relé (veja o que é um relé e o seu funcionamento, no artigo que publicámos anteriormente), por um órgão de disparo, o disparador, que actua no interruptor, e uma parte destinada à extinção do arco eléctrico.

DISJUNTOR ELECTROMAGNÉTICO

Funcionamento:

Na figura seguinte podemos ver o princípio de funcionamento :

O relé B, logo que a corrente ultrapasse o seu valor nominal, atrai a armadura A, desfazendo o engate E e abrindo o interruptor I do circuito do motor, solicitado pela mola M2. a mola M1 mantém fixa a armadura A quando em funcionamento normal.

Havendo vários tipos de disjuntor (electromagnético, magnetotérmico e diferencial), o “cérebro” de qualquer um deles é sempre um relé do mesmo tipo.

Simbologia:

Disjuntor:

Fusível:

Disjuntor Diferencial:

Interruptor Diferencial:

Em próximo artigo trataremos do Disjuntor Diferencial e do Interruptor diferencial, estes sim destinados à protecção das pessoas.

DISJUNTOR TERMOMAGNÉTICO

Na animação abaixo podemos ver como funciona um disjuntor “normal” contra sobrecargas. Daqueles que temos vários exemplares no quadro eléctrico, à entrada das nossas casas; não dos que costumamos chamar de Disjuntor Geral, que é de um outro tipo (Diferencial), sobre o qual nos debruçaremos noutro artigo.

então temos:

– A corrente que flui pelo circuito, e que irá alimentar a parte da casa que esse disjuntor protege (tomadas, iluminação, máquina de lavar roupa, etc.), faz com que o sensor (lâmina) bimetálico de corrente se dilate e comece a dobrar.

– Quando a corrente excede um determinado valor (o valor nominal do disjuntor) devido a uma sobrecarga, isto é, quando ligamos nesse circuito mais cargas ( muitos aparelhos nas tomadas por exemplo), a mola da armadura do disjuntor, forçada pela dobragem excessiva da lâmina bimetálica, faz com que os contactos do disjuntor de abram e o disjuntor dispare, deixando de fluir corrente para essa parte da casa.

– Esta corrente de carga também flui através de um sensor magnético de corrente (uma vulgar bobina), a qual cria um campo magnético que faz disparar a armadura de uma forma mais rápida do que a lâmina bimetálica consegue responder quando uma corrente excessiva flui.

– Quando os contactos abrem, gera-se um arco eléctrico, o qual é dissipado através de um canal criado propositadamente para esse efeito, e que evita a deterioração do disjuntor.

A perfomance de muitos destes disjuntores é limitada devido a uma série de factores:

– Resposta lenta ao sensor de corrente bimetálico;

– Tolerâncias mecânicas que afectam os limites de disparo, quer em termos magnéticos, quer em termos térmicos;

– Incapacidade de distinguir entre arcos motivados por sobrecargas e respostas transitórias (também geradoras de pequenos arcos eléctricos) motivadas pelo arranque normal de motores de potências elevadas ou lâmpadas incandescentes;

– O limiar de disparo magnético deve ser tão elevado quanto o necessário, para prevenir

“falsos” disparos. Isto porque:

– Transitórios normais requerem um tempo de atraso, que não é possível com sensoreamento magnético e;

– Há uma interacção forte entre o historial térmico (a posição da lâmina bimetálica) e a sensibilidade magnética.

Assim, devemos escolher sempre disjuntores de boa qualidade, de modo a obtermos uma resposta/disparo rápido sempre que tal se justifique (sobrecarga) e prevenir “falsos” disparos motivados por transitórios normais e sem perigo.

TELERRUPTOR (electromecânico)

IntroduçãoO teleruptor é um aparelho composto por um circuito de comando (bobina) e um circuito de potência, interligados, funcionando num sistema de báscula, isto é:

1. Quando o circuito de potência se encontra fechado e fazemos a bobina ser percorrida por uma corrente, o circuito de potência é aberto;2. Quando o circuito de potência se encontra aberto e fazemos a bobina ser percorrida por uma corrente, o circuito de potência é fechado;

Representação Esquemática

Funcionamento

Por cada impulso de tensão/corrente entre os terminais A1 e A2 do aparelho (terminais da bobina – circuito de comando), o circuito de potência (entre os terminais 1 e 2 do aparelho) muda de estado (abre se estava fechado e fecha se se encontrava aberto). Com este funcionamento o telerruptor pode ser usado em várias aplicações, como por exemplo: Comutação de Escada (ver adiante) em que se pode realizar o circuito de comando com botões de pressão ligados em paralelo e o circuito de potência alimenta as várias lâmpadas, também elas ligadas em paralelo (ver adiante)

Arranque Directo de Motor, com Contactor (ver adiante) em que o circuito de comando é controlado por botão de pressão e em que o circuito de potência do contactor vai ser comandado depois pelo circuito de potência do telerruptor.

Esquema Interno

Podemos ver aqui o “Mecanismo de abertura e fecho dos contactos” que é um sistema rotativo que, a cada “impulso”/fecho do circuito de comando, roda uma posição. Os únicos dois tipos de posição que este mecanismo possue são aqueles que lhe permitem fechar o circuito de potência se este se encontrar aberto e vice-versa. O modo como este mecanismo actua sobre o circuito de potência é através do movimento dos contactos móveis que abrem e/ou fecha o circuito de potência.

Aplicações

1. Como Comutação de Escada

Sempre que se prime um botão de pressão, o circuito de comando fica fechado (há um caminho entre a fase e neutro para a corrente circular; Essa corrente ao atravessar a bobina do telerruptor (entre os terminais A1 e A2) faz com que esta, ao ser percorrida por essa corrente, crie um campo magnético;

Esse campo magnético vai fazer rodar uma peça mecânica existente no interior do telerruptor (ver esquema interno), colocando-a numa nova posição; Como essa peça tem apenas duas posições, uma que corresponde ao circuito fechado entre os terminais 1 e 2, e outra que corresponde ao circuito aberto entre esses mesmos terminais, concluimos que: Sempre que os circuito entre os terminais 1 e 2 do teleruptor se encontra aberto (e consequentemente as lâmpadas apagadas pois não existe caminho entre a fase e o neutro que passe por elas) e carregamos num dos botões de pressão, fechamos o circuito entre os terminais 1 e 2 do telerruptor e as lâmpadas, consequentemente, acendem, pois agora já existe um caminho fechado entre a fase e o neutro que passa pelas lâmpadas, o que permite a circulação da corrente nesse caminho. Sempre que os circuito entre os terminais 1 e 2 do teleruptor se encontra fechado (e consequentemente as lâmpadas acesas pois existe caminho entre a fase e o neutro e por isso a corrente eléctrica circula através delas) e carregamos num dos botões de pressão, abrimos o circuito entre os terminais 1 e 2 do telerruptor e as lâmpadas, consequentemente, apagam-se, pois agora já não existe um caminho fechado entre a fase e o neutro que passa pelas lâmpadas, o que não permite a circulação da corrente nesse caminho. Em resumo: Se as lâmpadas se encontrarem apagadas e premirmos um dos botões de pressão, elas apagam-se; Se as lâmpadas se encontram acesas e premirmos qualquer um dos botões de pressão as lâmpadas acendem;

Estas características são ideais para a utilização deste circuito em, por exemplo: Escadas – permitindo o comando da sua iluminação em diversos pontos (pisos) onde temos apenas de colocar um botão de pressão; Corredores – permitindo o comando da sua iluminação em diversos pontos, tantos quantos queiramos, bastando para isso acrescentar nesses pontos um botão de pressão Quartos – permitindo comandar a sua iluminação à entrada do quarto (onde colocamos um botão de pressão) e num local situado perto da cama (onde colocamos/ligamos outro botão de pressão;

2. Em Arranque / Paragem de Motores

Nota: para mais explicações sobre o funcionamento deste circuito, consultar “Circuitos de Força-Motriz”, noutro(s) artigo(s) deste site.Este e outros circuitos de força-motriz podem ser simulados em http://w3.cnice.mec.es/recursos/fp/cacel/CACEL1/telerruptor.htm

QM1 – Interruptor Magnetotérmico Geral QM2 – Interruptor Magnetotérmico do Circuito de Comando KM1 – Contactor FR1 – Relé Térmico M1 – Motor SB1, SB2 e SB3 – Interruptores de Marcha (Arranque do motor) KL1 – Telerruptor HL1 – Lâmpada do motor HL2 – Lâmpada do relé térmico

Pilha (de Volta) – Princípio de funcionamento
Componentes:
1 barra de zinco
1 barra de cobre
Embebidas ambas numa solução aquosa de ácido sulfúrico.
Reacções que dão origem à tensão entre os eléctrodos da pilha (zinco e cobre):
1. O ácido sulfúrico, em solução aquosa, decompõe-se em iões H2SO4 –> 2H+ + SO42-
2. Os iões de SO42- ao entrarem em contacto com o zinco reagem com ele formando sulfato de zinco (ZnSO4) e perdem 2 electrões (2e-) (oxidação do zinco – barra de zinco vai estreitando pois está a perder átomos que reagem com o SO42-)
3. Os electrões vão-se acumulando na barra de zinco e a certa altura não reagem mais com o SO42- porque, tendo a mesma carga, se repelem
4. Como o eléctrodo (barra) de cobre está neutro, forma-se uma diferença de potencial.
5. Quando ligamos os eléctrodos por um fio, ou por um receptor (exemplo: leitor de mp3), os electrões que estão na barra de zinco, em excesso, deslocam-se para a barra de cobre.
6. Uma vez chegados ao eléctrodo de cobre, atraem os iões H+ (não esquecer que estes iões de hidrogénio formam-se na decomposição do ácido sulfúrico, como vimos em 1.) que os captam formando Hidrogénio (H).

7. Como, entretanto, a quantidade de electrões na barra de zinco diminuiu, os iões de SO42- voltam a atacar a barra de zinco para reagir com ela e assim voltamos ao passo 2. e produzem-se mais electrões, que vão alimentando o circuito. Conclusão: enquanto houver zinco (não esquecer que a barra vai diminuindo devido à sua reacção com o SO42-) temos a pilha a funcionar normalmente a poder alimentar qualquer aparelho que se lhe ligue.
Este tipo de pilha chama-se pilha de Volta, em homenagem ao cientista italiano que a inventou, por volta (lol) de 1800, usando este princípio.
Esta pilha, usando estes componentes, fornece-nos uma d.d.p. de aproximadamente 1,1 V.
Se forem usados outros componentes a d.d.p. será de valor diferente.

Curiosidade:
Veja qual a tensão de uma pilha construída a partir de vários tipos de fruto:

Pilha de Leclanché Neste caso a solução, porque se trata de uma pilha já com aplicação prática, é aquosa de cloreto de amónio (NH4Cl), sendo o ânodo de carvão e o cátodo de zinco, usando-se como despolarizante o dióxido de manganésio (MnO2) que se mistura com carvão triturado. Trata-se, pois, de uma composição mais complexa, como mostra a respectiva equação química. Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 NH4Cl(aq) —–> ZnCl2(aq) + Mn2O3(s) + 2 NH3(aq) + H2O

Veja um filme mostrando o princípo de funcionamento:

Pilha Seca

Mesmo assim, como as pilhas de Leclanché, que referimos anteriormente, levantam grandes problemas de transporte, evido ao facto de serem líquidas no seu interior, melhorou-se tal facto imobilizando o electrólito com uma substância absorvente, como a serradura de madeira, gelatina, gesso, etc., dando origem às nossas tão conhecidas pilhas secas. Nestas o eléctrodo negativo – cátodo – é o próprio invólucro da pilha (em zinco), e o ânodo é de carvão. A d.d.p. gerada por estas pilhas é, como sabemos 1,5V. Veja o esquema.