Dois disjuntores MCCB estão lado a lado num quadro. Ambos são do tipo 250 A, ambos com uma capacidade nominal de 36 kA a 415 V e ambos da mesma página do catálogo. Um tem três pólos, o outro tem quatro. A diferença de preço não é o que interessa. A questão que vale a pena responder é se esse quarto pólo está a desempenhar alguma função ou se está apenas a aumentar a largura em 25% e a acrescentar mais um conjunto de contactos para manter, sem qualquer utilidade.
A escolha entre um disjuntor MCCB de 3 pólos e um de 4 pólos é tratada como uma questão de conservadorismo, como se um maior número de pólos fosse sempre a resposta mais segura. Não é. A maioria dos erros de especificação sobre este assunto decorre do facto de se considerar os “4 pólos” como uma melhoria em termos de segurança. Não é assim. Trata-se de uma resposta específica a uma questão específica: este neutro precisa de ser desligado e precisa de ser protegido? Estas são duas questões distintas, e nem sempre têm a mesma resposta.
Um disjuntor MCCB de quatro pólos conduz o condutor neutro através de um quarto pólo que funciona em conjunto com os três pólos de fase. Esse simples facto mecânico agrupa duas funções que são frequentemente confundidas:
É nessa segunda distinção que a maior parte dos problemas começa. Um dispositivo descrito como “de 4 pólos” numa cotação pode estar a comutar o neutro sem o proteger. Se a especificação exigisse proteção contra sobrecorrente no neutro e ninguém tivesse verificado o elemento de disparo, o quadro é construído, testado, ligado à rede e a proteção para a qual foi concebido simplesmente não existe.
Um dispositivo tripolar não entra em contacto com o neutro de forma alguma. O neutro passa diretamente pelo quadro, normalmente através de uma ligação sólida ou de uma barra de neutro, e permanece ligado independentemente do que o disjuntor fizer.
Os postes de quatro pontas têm a sua utilidade num número reduzido de situações claramente definidas.
Num sistema TT, o neutro não está ligado à terra na instalação. Pode ficar com um potencial superior ao da terra, especialmente em caso de falha noutro ponto da rede. A simples abertura das fases deixa o neutro sob tensão em relação à terra, o que torna os trabalhos a jusante inseguros. Um dispositivo de quatro pólos que abre o neutro proporciona um isolamento verdadeiro.
Numa carga trifásica equilibrada, as correntes fundamentais anulam-se no neutro, pelo que este transporta pouca ou nenhuma corrente. As fontes de alimentação comutadas, os controladores de LED, o equipamento de escritório e os variadores de velocidade alteram essa situação. As suas correntes de terceira harmónica não se anulam no neutro — somam-se. Numa carga com comportamento inadequado, a corrente no neutro pode exceder a corrente de fase, e um neutro sem proteção torna-se, nesse caso, o condutor mais fraco do circuito.
Algumas empresas de serviços públicos e alguns clientes industriais exigem simplesmente uma comutação de quatro pólos no dispositivo de entrada, por ser uma prática local. Trata-se de uma razão válida, e vale a pena esclarecer esta questão numa fase inicial, uma vez que isso altera a largura do quadro e a disposição das barras colectoras.
A versão de três pólos não é a opção mais económica. Em várias configurações, é a única que cumpre os requisitos, e compreender porquê constitui a outra metade da questão que opõe o MCCB de 3 pólos ao de 4 pólos.
Num sistema TN-C, as funções de neutro e de proteção partilham um único condutor PEN. Esse condutor não deve ser desligado por nenhum dispositivo de comutação, pois isso deixaria o equipamento a jusante sem um caminho de ligação à terra de proteção, mantendo-o, no entanto, ligado às fases sob tensão. A instalação de um disjuntor de quatro pólos nesse ponto constitui uma violação da normativa e um perigo real, não sendo uma escolha conservadora.
Quando o neutro é um condutor separado e firmemente ligado e a carga está razoavelmente equilibrada, três pólos são suficientes. O neutro permanece ligado, o que é normal e esperado nesta configuração, e a poupança em termos de custos e espaço é real.
Um disjuntor MCCB de quatro pólos e 250 A é, aproximadamente, um quarto mais largo do que o seu equivalente de três pólos, e o número de terminais, ramificações de barramento e terminais de cabo aumenta em conformidade. Ao longo de uma fila de dispositivos de saída num quadro de distribuição, essa diferença determina se o quadro tem 600 mm ou 800 mm de largura. Acrescenta também um quarto conjunto de contactos e um quarto conjunto de terminações — mais pontos a apertar corretamente e mais pontos que se aquecem se não forem apertados corretamente.
Depois de decidir que o neutro passa pelo disjuntor, a próxima questão é saber qual é a função atribuída ao pólo neutro. Nos catálogos dos fabricantes, aparecem quatro configurações, que não são intercambiáveis.
| Configuração neutra | O que faz | Sempre que for adequado |
|---|---|---|
| Comutado, sem proteção | O polo neutro abre em simultâneo com as fases, mas não dispõe de deteção de sobrecorrente | O isolamento é o único objetivo; sabe-se que a corrente de neutro se mantém bem abaixo da corrente de fase |
| 50 % de proteção | Viagens neutras com metade da configuração de fase | Cargas trifásicas equilibradas sem conteúdo harmónico significativo |
| 100% de proteção | Disparos do neutro no mesmo limiar que as fases | Cargas com conteúdo de harmónica de terceira ordem, em que a corrente neutra pode aproximar-se ou exceder a corrente de fase |
| Ajustável | Valor selecionável no local, frequentemente entre 50 % e 100 % | A composição final da carga não é conhecida na fase de especificação |
A configuração de 50 % é comum como predefinição de fábrica e é aquela que, na maioria das vezes, acaba por não corresponder à carga. Parte do princípio de que o neutro nunca transportará mais do que metade do que uma fase transporta. Num circuito de iluminação repleto de controladores eletrónicos, ou num quadro que alimenta vários variadores de velocidade, essa suposição está errada, e o polo neutro irá disparar desnecessariamente ou — se for do tipo desprotegido — não disparará de todo quando deveria.
Há um segundo valor a verificar em qualquer dispositivo de quatro pólos: a corrente nominal do próprio pólo neutro. Alguns dispositivos têm um pólo neutro com a corrente nominal total; outros têm um pólo neutro com corrente nominal reduzida. Se a corrente nominal do pólo neutro for inferior à dos pólos de fase e a carga for rica em harmónicas, o dispositivo está subdimensionado para a função, mesmo que a etiqueta da estrutura pareça correta.
Se partirmos do esquema de ligação à terra, grande parte da ambiguidade entre o MCCB de 3 pólos e o de 4 pólos desaparece.
| Sistema de ligação à terra | Escolha típica de poste | Motivo |
|---|---|---|
| TN-C | 3 pólos | O condutor PEN não deve ser aberto por nenhum dispositivo |
| TN-S | 3 pólos ou 4 pólos | Depende da necessidade de isolamento do neutro; a proteção depende da avaliação das harmónicas |
| TN-C-S | 3 pólos na secção PEN e, em seguida, como TN-S | A regra depende do tipo de condutor nesse ponto da instalação |
| TT | 4 pólos, normalmente | O neutro não está ligado à terra na instalação, pelo que, para o isolar, é necessário abri-lo |
| TI | 4 pólos, normalmente | Depende de se existe ou não um neutro e de como este é referenciado |
A linha TN-C-S é aquela que causa mais confusão. A instalação muda de caráter no ponto em que o condutor PEN se divide em condutores separados de neutro e de proteção. A montante desse ponto, o condutor é um PEN e não pode ser comutado. A jusante, é um neutro e aplicam-se as regras normais do sistema TN-S. Uma regra única aplicada a toda a instalação estará errada num dos lados da divisão.
Quatro erros recorrentes são responsáveis pela maioria dos problemas observados no local:
Este último é o menos visível. Um estudo de coordenação que se limite a analisar as configurações de fase será aprovado, o painel será construído de acordo com esse estudo e o problema só se manifesta na primeira vez que ocorrer uma falha no neutro a montante do ponto onde deveria ter sido eliminada.
Uma especificação que não deixa margem para interpretações abrange seis pontos:
Escrita dessa forma, a especificação pode ser verificada linha a linha. Se for escrita como “4P MCCB, 250 A, 36 kA”, pode corresponder a um dispositivo que não cumpre praticamente nada do que se pretendia.
A gama completa de SMO, incluindo estruturas de três e quatro pólos com neutros comutáveis ou protegidos, está listada no disjuntor em caixa moldada página. As dimensões das estruturas, as capacidades de corte e as opções de disparo estão indicadas no Categoria de produtos MCCB, e os próprios parâmetros — Ir, Isd, Ii e Ig — são abordados em Regulações da unidade de disparo do MCCB. Se o tamanho do quadro ainda estiver em aberto, Como escolher o disjuntor MCCB adequado funciona com base na corrente, na capacidade de interrupção e no tipo de disparo, por esta ordem de importância.
Não. Num sistema TN-C, as funções de neutro e de proteção partilham um único condutor PEN, e esse condutor não deve ser desligado por nenhum dispositivo de comutação ou de proteção. Um disjuntor de quatro pólos nesse ponto desligaria o circuito de proteção de tudo o que se encontra a jusante, enquanto as fases poderiam continuar sob tensão. Utilize um dispositivo de três pólos na secção PEN.
Não necessariamente. Existem dispositivos de quatro pólos tanto na versão com comutação sem proteção como na versão protegida e, em algumas gamas, o pólo neutro tem uma classificação nominal inferior à dos pólos de fase. O número de pólos indica que o neutro é comutado. Não indica, porém, se é detetado nem a que limiar. Ambos os factos têm de ser indicados separadamente nas especificações.
O dispositivo é esse, e a poupança vai além do próprio disjuntor: uma estrutura de quatro pólos é, aproximadamente, um quarto mais larga, pelo que o invólucro, a barra colectora e a terminação do cabo aumentam em conformidade. Numa placa com muitas saídas, a diferença no tamanho do invólucro pode corresponder a um degrau de largura completa. Essa é uma razão válida para preferir três pólos nos casos em que o neutro não precisa de ser aberto.
Os variadores consomem corrente não sinusoidal e a terceira componente harmónica soma-se ao neutro, em vez de se anular. Quando uma parte significativa da carga é eletrónica, o neutro pode transportar corrente comparável à dos condutores de fase. Uma configuração de 100% no neutro, ou um dispositivo ajustável definido para 100%, é a solução técnica habitual — mas a avaliação deve basear-se na composição real da carga, não sendo aplicada como predefinição.
