Tropeçando: um guia de campo para proteção de circuito

Jul 20, 2023

Minha introdução à proteção de circuitos ocorreu aos oito anos de idade. Sendo um rapaz curioso com uma inclinação inventiva – e aparentemente autodestrutiva –, decidi fazer um candeeiro para a minha mãe. Coloquei uma braçadeira de mangueira em volta da base de uma pequena lâmpada, tirei o isolamento de uma velha extensão e prendi as duas pontas dos fios sob a braçadeira. Quando conectei minha invenção a uma tomada no escritório, vi o isolamento piscar do fio pouco antes de toda a casa escurecer. De alguma forma, o disjuntor no circuito de ramificação falhou e eu desarmei o disjuntor principal em um painel de 200 amperes. Minha mãe nunca ficou tão impressionada com esse feito quanto eu, especialmente agora que sei um pouco mais sobre como a eletricidade funciona e como cheguei perto de ser laureado com o Prêmio Darwin.

Para ajudá-lo a evitar um destino semelhante, gostaria de levá-lo em uma viagem (tee-hee!) pelo típico painel de energia doméstico e ver alguns dos dispositivos que estão prontos todos os dias, esperando por uma chance de salve-nos de nós mesmos. Como norte-americano, vou me concentrar nos padrões de sistemas de energia residenciais mais comuns por aqui. E embora haja muita tecnologia projetada para mantê-lo seguro como último recurso, a eletricidade em sua parede ainda pode matá-lo. Não se torne casual com a corrente elétrica!

O que me salvou naquele dia distante foi um disjuntor. Em sua forma mais simples, um disjuntor é apenas um dispositivo eletromecânico projetado para proteger os circuitos desligando o suco quando a corrente que flui através dele fica acima do ponto de projeto. Os disjuntores precisam detectar o fluxo de corrente e transformá-lo em ação mecânica para que os contatos possam ser fisicamente separados com rapidez e segurança. Os mecanismos mais comuns são eletromagnéticos, onde mais sobrecorrente cria um campo magnético para separar os contatos, e bimetálicos, onde uma sobrecarga aquece uma tira bimetálica e a dobra, ativando o interruptor.

Os disjuntores residenciais na América do Norte vêm em alguns sabores diferentes. Os disjuntores de ramificação são usados ​​para proteger cada circuito de ramificação - as tomadas, luminárias e aparelhos conectados em paralelo ao painel principal. Cada circuito ramificado é normalmente classificado para 15 ou 20 amperes e, a menos que esteja executando uma carga grande, como um secador elétrico ou uma bomba de poço, será um circuito de 120 volts. Além dos disjuntores de ramal, um painel terá um disjuntor principal para detectar quaisquer falhas que um disjuntor de ramal defeituoso perca, como o que aconteceu comigo. Geralmente é um caso de 4 pólos - um para cada linha direta, um para neutro e um para o solo. Um disjuntor principal também atua como um interruptor para desenergizar todos os circuitos de ramificação, tornando mais seguro trabalhar no painel - mas cuidado com os terminais que alimentam o disjuntor principal! Esses estão sempre quentes, e o próximo disjuntor na linha é provavelmente um grande seccionador em um poste de energia.

Os principais painéis de disjuntores aqui têm um arranjo interessante que permite circuitos de 120 e 240 volts. A energia é distribuída em um arranjo de fase dividida, onde o transformador no poste tem um enrolamento secundário de 240 volts com derivação central. Isso resulta em duas pernas quentes, cada uma com 120 volts em relação ao neutro, ou 240 volts entre os dois pontos quentes. Dentro do painel de distribuição, os dois hots são conectados a barramentos com dedos que se entrelaçam. Isso permite a instalação de disjuntores unipolares, que são conectados a uma única perna quente de 120 volts, ou disjuntores bipolares, que unem as duas pernas quentes para um circuito de 240 volts.

Se você se deparar com um problema em que todos os outros circuitos unipolares em seu painel estão funcionando e nenhum dos circuitos de 240 volts está funcionando, você saberá que uma das pernas quentes não está energizada por algum motivo. Você provavelmente vai querer ligar para a companhia de energia neste caso.

No primeiro dia de um curso de laboratório de EE da faculdade, o instrutor nos deu uma séria palestra sobre segurança intitulada "É a corrente que mata". Os números que ele citou sobre quão pouca corrente é realmente necessária para matar me desconcertaram - como eu não consegui pelo menos 30 miliamperes de parar o coração em algum momento com os vários choques de tensão de linha que experimentei? Acontece que provavelmente recebi muito menos corrente do que isso e provavelmente não passou pelo meu coração, mas ainda assim, é bom saber que muitos circuitos em um painel de serviço residencial moderno são protegidos por interruptores de circuito de falha de aterramento. Conhecidos como GFCIs ou GFIs nos Estados Unidos e dispositivos de corrente residual (RCDs) no Reino Unido, esses dispositivos são capazes de cortar o fluxo de corrente se apenas 5 mA vazarem da linha direta. E faz isso muito rapidamente – cerca de 25 a 40 milissegundos, que é menos tempo do que uma corrente de 30 mA leva para colocar um coração humano em fibrilação ventricular.