Um disjuntor de curva pode não ser um tipo novo de disjuntor, mas refere-se a um disjuntor cujo tempo de disparo é determinado por uma curva que foi pré-definida para permitir que o circuito dispare toda vez que um motor é ligado ou permaneça fechado quando um fio está queimando. É fácil confundir-se erroneamente, pois o título não tem nada a ver com corrente, mas com a velocidade da reação do disjuntor a uma certa taxa de sua corrente nominal. Portanto, não importa qual seja o valor da amperagem, quebrar a curva errada significaria que não há solução para o problema, razão pela qual o mesmo disparo incômodo que faz um engenheiro procurar um disjuntor maior pode ser facilmente resolvido apenas se uma letra em seu nome for alterada. Este manual fornece uma definição da curva de disparo, dá descrições das curvas e dos níveis de disparo, bem como explica por que é necessário selecioná-los corretamente.
Para resumir, um disjuntor de curva é um tipo específico de disjuntor que usa curvas padrão (rotuladas com B, C ou D); cada curva exibe a característica tempo-corrente de disparo, que indica a configuração da válvula de disparo magnético. Os diferentes tipos de disjuntores têm configurações de disparo diferentes baseadas na corrente In. A corrente de disparo do disjuntor de curva é definida abaixo em uma tabela onde o disjuntor tipo B deve disparar entre 3 a 5 vezes In, o tipo C entre 5 a 10 vezes In, e o tipo D entre 10 a 20 vezes In, de acordo com a norma IEC/EN 60898-1. As características térmicas são as mesmas para os 3 tipos de disjuntores; no entanto, a corrente de disparo instantâneo difere. Assim, por exemplo, disjuntores tipo B podem ser usados com cargas eletrônicas que possuem baixa corrente de partida, o disjuntor tipo C pode ser usado com cargas de tipo misto e motores normais, e finalmente o disjuntor tipo D é destinado a equipamentos com alta corrente de partida.
O que Significa “Disjuntor de Curva”
Esta frase descreve um tipo de disjuntor que opera de acordo com uma característica tempo-corrente pré-definida, em vez de um único ponto no tempo em que ele dispara seu interruptor. Cada disjuntor termomagnético miniatura possui sua própria “curva”. A “curva” é o nome do termo que define como este equipamento se comporta quando submetido a várias correntes.
Existem dois mecanismos responsáveis por este processo. O primeiro é um dispositivo térmico – uma lâmina bimetálica que é aquecida pela corrente que passa por ela. Se ocorrer sobrecarga, a lâmina se dobra gradualmente até disparar; assim, ela tem um significado protetor contra o superaquecimento lento da fiação e opera de acordo com uma curva chamada de tempo inverso, pois fica mais rápida com o aumento da sobrecarga, embora não instantaneamente. O segundo mecanismo é um dispositivo magnético, ou solenóide, que aumenta a força aplicada ao circuito com o aumento da corrente. É assim que a parte instantânea da curva é alcançada.
Como ambos os mecanismos são usados para o mesmo mecanismo de contato, a “curva” representa como esses dois mecanismos se comportam juntos: a inclinação suave de tempo inverso em valores baixos de corrente onde o dispositivo térmico atua e a diminuição quase vertical nesta parte da curva quando o dispositivo magnético assume o controle. O ponto onde a curva se torna vertical é o valor definido pela sua letra. Dispositivos construídos segundo este princípio, e as famílias às quais pertencem, são abordados em nosso guia para Seleção de MCB e MCCB.
O significado prático é que a curva não representa uma qualidade ou uma classificação de corrente. Tanto o disjuntor Tipo B 20A quanto o disjuntor Tipo D 20A suportam 20A continuamente e protegem um circuito de 20A. A única diferença entre os dois disjuntores é quanto de corrente eles podem tolerar por curtos períodos.
Anatomia de uma Curva de Desarme
Uma curva de desarme é representada usando eixos log-log. O eixo horizontal é a corrente como uma razão da corrente nominal; isto é, I/In. O eixo vertical é o tempo de desarme, expresso em segundos, desde milhares de segundos até milissegundos.
| Região da curva | Faixa de corrente | Mecanismo | Contra o que protege |
|---|---|---|---|
| Região sem desarme | Até cerca de 1,13 × In | Nenhum elemento opera | — corrente de carga normal |
| Faixa térmica indeterminada | 1,13-1,45 × In | Térmico; pode ou não desarmar dentro do tempo especificado | Sobrecarga marginal |
| Desarme térmico definitivo | Acima de 1,45 × In | Térmico, tempo inverso | Sobrecarga e superaquecimento do cabo |
| Transição magnética | 3-5× (B), 5-10× (C), 10-20× (D) | Magnético, instantâneo | Curto-circuito e discriminação de altas correntes de partida |
Em vez de analisar os dados da tabela em termos de segurança, eles devem ser tratados como uma história de discriminação. A região térmica é exatamente a mesma para cada uma das curvas, pois a proteção do cabo é uma questão comum independentemente do tipo de carga. É na região magnética que cabe ao fabricante decidir se o dispositivo deve desarmar em caso de corrente baixa de modo que equipamentos sensíveis sejam protegidos, mas todas as correntes de partida aceitáveis sejam ignoradas, ou vice-versa – desarmar tardiamente permitindo todas as correntes de partida, aceitando que o dispositivo reagirá mais lentamente a falhas reais de sobrecorrente. A letra da curva é o registro dessa escolha.
Um ponto importante deve ser claramente destacado, pois mostra a relevância prática de toda a questão da seleção da curva. A corrente de partida é um fenômeno real e bastante normal. Um motor de indução CA comum consome de cinco a oito vezes sua corrente nominal durante um período muito curto logo após sua partida. Um transformador, quando conectado à rede, pode consumir de dez a quatorze vezes sua corrente nominal durante os primeiros ciclos. Se o valor da corrente for inferior a qualquer uma dessas leituras, o dispositivo desarma toda vez, mesmo quando a falha está ausente. A mesma lógica deve ser aplicada aos contatos de controle juntamente com os dispositivos de proteção, pois eles realizam a comutação, mas não eliminam falhas.
As Curvas Padrão
IEC/EN 60898-1 define as três curvas usadas na esmagadora maioria das instalações domésticas e comerciais leves.
| Curva | Limite de disparo magnético | Tempo típico de disparo no limite | Projetado para | Aplicações comuns |
|---|---|---|---|---|
| Tipo B | 3-5 × In | 0,1 s e abaixo no limite superior | Cargas com inrush mínimo | Circuitos de iluminação, aquecimento resistivo, tomadas em trabalhos domésticos, fontes para PLC e instrumentação, circuitos de controle |
| Tipo C | 5-10 × In | 0,1 s e abaixo no limite superior | Cargas indutivas e mistas | Motores padrão, bombas, ventiladores, HVAC, circuitos comerciais de tomadas, distribuição industrial geral |
| Tipo D | 10-20 × In | 0,1 s e abaixo no limite superior | Inrush muito alto | Grandes transformadores, soldadores, equipamentos de raio-X, geradores, grandes motores, guindastes e elevadores, compressores |
Uma forma eficaz de acompanhar a hierarquia é que as faixas numéricas tendem a ser mais ou menos sucessivas, significando que as curvas se assemelham a uma série de degraus na tolerância. Em B, o número de vezes que a corrente nominal pode saltar é em torno de três a cinco, enquanto em C esse número varia de cinco a dez e em D de dez a vinte. Acima do limite, tudo reage quase instantaneamente, abaixo do limite, porém, tudo precisa ser processado pelo agente térmico mais lento, se é que pode ser processado.
Existem dois pontos sobre o Tipo C que valem a pena destacar. Primeiro, o Tipo C é de fato a opção padrão para a maioria dos equipamentos comerciais e de produção na indústria porque é suficientemente bom em termos do equilíbrio entre o nível de tolerância ao inrush e o nível de sensibilidade a falhas. Além disso, não é uma má opção para uma carga resistiva porque ainda funciona bem para proteção de cabos. A principal razão para usar o Tipo B é o fator sensibilidade: ele disparará com distúrbios magnéticos menores e, portanto, será capaz de permitir que a falha se desenvolva e afete o circuito de controle caro antes que o dispositivo Tipo B seja acionado.
Outras Curvas e Variantes
B, C e D são o conjunto padrão, mas várias outras características existem para problemas específicos.
| Curva | Limiar magnético | Uso pretendido |
|---|---|---|
| Tipo A | 2-3 × In | Cargas semicondutoras e eletrônicas que requerem proteção contra curto-circuito muito sensível; curtos-circuitos em longas extensões de cabos |
| Tipo Z | 2-3 × In | Eletrônica e circuitos de controle onde a sensibilidade é prioridade; comparável ao Tipo A com uma linhagem padrão diferente |
| Tipo K | 8-12 × In | Motores, transformadores e equipamentos com alta corrente de partida onde o Tipo D seria excessivamente insensível |
| Tipo MA | Somente magnético, cerca de 12 × In | Proteção de circuito de motor onde a sobrecarga é tratada por um relé de sobrecarga separado; sem elemento térmico |
| Curvas ajustáveis (MCCB) | Ajustável em campo | Disjuntores moldados onde a curva e a classificação são definidas para a instalação e podem ser coordenadas com dispositivos a montante |
A diferença entre famílias de dispositivos é importante por essa razão, pois as curvas disponíveis dependerão da norma usada para fabricar o disjuntor. Disjuntores miniatura compatíveis com IEC 60898-1 usam curvas fixas sem possibilidade de ajuste de qualquer uma das famílias B, C ou D. Disjuntores moldados que cumprem IEC 60947-2, por outro lado, geralmente têm a possibilidade de algum ajuste das configurações magnéticas e térmicas, o que cria espaço para sincronização em todo o sistema de distribuição, ao contrário das opções fixas. A decisão entre as famílias de dispositivos está relacionada à classificação, nível de falha e ajustes, não à seleção da curva.
Curva B vs Curva C
Esta é a comparação prática mais comum, e a resposta depende quase inteiramente da corrente de partida.
| Tipo B | Tipo C | |
|---|---|---|
| Faixa de disparo magnético | 3-5 × In | 5-10 × In |
| Resposta a um surto de 6 × In surto | Dispara instantaneamente na parte superior da faixa | Pode tolerar; dispara apenas acima de 5 × dependendo do dispositivo individual |
| Sensibilidade a falhas reais | Maior — detecta curtos-circuitos de menor magnitude | Menor — um curto de baixa magnitude pode ser deixado para o elemento térmico |
| Risco em um circuito de motor | Alto risco de disparo indevido a cada partida | Apropriado na maioria dos casos |
| Risco em um circuito de iluminação ou eletrônica | Nenhum; apropriado | Possível falha na detecção de uma falha em desenvolvimento |
| Especificação típica | Iluminação doméstica, tomadas, painéis de controle, instrumentação | Motores, bombas, HVAC, distribuição comercial e industrial geral |
É importante notar que há uma sobreposição entre as duas faixas: um dispositivo localizado no ponto médio da faixa do Tipo B (4 × In), por exemplo, não está muito distante de um posicionado no limite inferior da faixa do Tipo C (5 × In), e de fato as faixas devem ser vistas como intervalos, não como pontos precisos, devido às tolerâncias de fabricação. Esta é a razão pela qual o disparo indevido pode às vezes ser evitado simplesmente mudando o fabricante, não a curva, embora o procedimento correto seja usar a curva certa conforme as informações publicadas pelo fabricante.
Onde uma carga está próxima a um limite — como um motor que inicia com uma corrente exatamente na borda da faixa do Tipo C — a especificação deve ser verificada com os dados reais da corrente de partida do equipamento, independentemente dos valores usados nos cálculos. De fato, selecionar uma curva com base na regra prática e depois descobrir após a comissionamento que ela não funciona é provavelmente a razão mais comum pela qual um painel precisa ser aberto. O mesmo princípio de correspondência do dispositivo à carga se aplica à configuração dos polos, e a lógica de seleção para isso está estabelecida em nosso guia para disjuntores monopolares e bipolares.
A Questão da “Curva AC”
Não existe uma definição de “curva AC” na IEC 60898-1, e é importante esclarecer isso porque o termo é usado na prática. O termo “curva AC” geralmente se refere a uma das duas coisas a seguir.
- A primeira coisa é a classificação de um disjuntor que é classificado para AC e não para DC. Este é um ponto válido, mas relaciona-se à classificação do dispositivo e não à classificação em si. Disjuntores AC e DC têm designs diferentes, pois é muito mais difícil extinguir um arco usando circuitos DC. Isso ocorre porque a corrente não atinge zero duas vezes em um ciclo, então não há um ponto natural onde o arco se extingue. Como resultado, o disjuntor classificado para DC tem um design diferente de câmaras de arco, contatos e sistemas magnéticos, incluindo curvas diferentes que são publicadas. Usar um disjuntor classificado para AC em um circuito DC é resultado de um erro de aplicação e não de um erro na curva.
- O segundo significado deste termo é um Tipo C mal compreendido em conversas. Essa confusão é fácil em uma oficina movimentada e também através da fronteira linguística. Nos casos em que há uma aplicação DC real — arrays solares, baterias, tração DC, energia para telecomunicações — a classificação e curvas DC apropriadas devem ser usadas, e a polaridade também pode ser importante. No geral, se uma especificação menciona “curva AC”, deve-se apenas descobrir o que isso realmente significa e confirmar as classificações do dispositivo antes de fazer o pedido.
Como Selecionar uma Curva
O processo de seleção da curva apropriada é um procedimento simples. Deve ser realizado sequencialmente porque pular a seleção da curva antes da estimativa do tamanho do cabo é uma fonte potencial de problemas.
- Calcule a corrente de carga contínua. Isso determina o valor da corrente nominal (In) do disjuntor, mas não tem conexão com a curva do dispositivo. O disjuntor é projetado para proteger o cabo, o que significa que a capacidade do cabo é o fator limitante no processo.
- Encontre os valores da corrente de partida de todos os membros do circuito. No caso de motores, seria igual a cinco a oito vezes a corrente de operação, enquanto transformadores e tipos similares de cargas indutivas podem produzir corrente de 10 a 14 vezes ou mais da corrente nominal. A contribuição de cargas resistivas e eletrônicas pode ser negligenciada, pois seria quase zero.
- Calcule a relação entre a corrente de partida e a corrente nominal. Se a relação for inferior a três vezes a corrente nominal, o tipo de curva B é adequado para lidar com essa questão. Se a relação estiver entre três e cinco, o tipo B pode ser empregado, mas o tipo C seria uma escolha mais confiável. Se a relação for superior a cinco, o tipo C é a melhor opção. Se o cálculo mostrar uma relação superior a dez vezes, a curva do tipo D deve ser aplicada.
- Certifique-se de considerar o tipo de cabo e o tempo de desconexão. Tipos de curva mais altos funcionam melhor com correntes elevadas, mas ao mesmo tempo não funcionam adequadamente em caso de correntes de falha médias. Verifique se a desconexão do circuito ocorre no momento correto mesmo no caso de valores baixos de corrente de falha, especialmente em trechos longos de cabo.
- Certifique-se de que todos os dispositivos a montante acima deste dispositivo no circuito estejam desconectados ao usar este disjuntor específico. No caso do dispositivo tipo D instalado abaixo do dispositivo tipo C no circuito, eles podem não funcionar corretamente devido ao desempenho diferente dos dois tipos sob correntes de falha definidas.
- Verifique se a capacidade de interrupção é superior à corrente de curto-circuito esperada no local instalado. Recomenda-se não assumir o valor dessa corrente, mas calculá-lo.
- Make sure that the device has passed testing and is certified for use. The following topics are covered in our article regarding UL 489 certification.
Once the correct curve is known, the remaining selection is straightforward. A manufacturer offering B, C and D curves across a single certified product family simplifies both specification and spares holding; the HUM18-63N range, available from 1P to 4P at up to 63 A in B, C and D curves, is an example of that structure and illustrates the specification detail a buyer should expect.
Ambient Temperature and Derating
When it comes to devices that follow IEC 60898-1, the curve identifies behaviour at a reference temperature, generally at 30°C. This is due to the fact that the overload element operates on thermal basis, and as a result, its performance changes along the changes in temperature around it, and this is a common reason of unexpected tripping in installations.
In the case of a hot environment, e.g. for a panel during a hot day, a distribution board in a box exposed to sun, or a breaker next to equipment that produces heat, the bimetallic strip has a higher starting point and reaches its trip point at lower current, which is significant, as manufacturers have tables showing how devices with 20A operating at 60°c would carry a much lesser current, and vice versa, when the unit is functioned at lower temperature level, it would trip at a higher current level.
There are three things worth mentioning. First, when placing devices in warm spots one may select breaker rating based on derating tables data rather than nominal value, which may indicate the need to pick a higher rating. Second, devices installed close together in panels impact each other by means that the manufacturer’s factor has to be added to the ambient correction. Third, if circuit trips only on hot afternoons, it is rather a case of derating issue as opposed to the fault in operation. Where a device is genuinely suspect, the diagnostic approach in our guide to identifying a failed breaker is the place to start.
Common Mistakes
- Increasing ampacity rather than modifying the curve is the most severe mistake in this field. Installing a 32 A circuit breaker within a circuit wired using a 20 A electric cable implies that the wires may get hot and insulation may deteriorate before the circuit breaker even operates. In essence, the circuit breaker offers protection to the wire more than to the load.
- Installing type D circuit breakers in less specific situations. Type D has the capacity to withstand inrushes but allows moderate fault currents for longer periods which may go unnoticed in susceptible circuits. Type D circuit breakers should only be used for high inrushing situations.
- Ignoring ambient correction factor. Sometimes a seemingly correct device may turn out to be wrong due to high temperatures.
- Mistaking B, C and D across different manufacturers. There are standards for the bands, but that does not mean that tolerances and the shape of curves remain the same; so it is wise to check the curves manufactured by a specific manufacturer rather than use the approximate values.
- Using an AC-rated device on DC current. Direct current requires much more complicated processes.
- Neglecting coordination. Even if devices are correctly selected they still may trip incorrectly because of coordination error.
- Selecting a curve prior to selecting a cable. The cable defines the rating of the circuit breaker, and the load determines the curve; otherwise, the installation may appear to have followed the rules while not being safe at all.
Standards and Certification
Which standard applies determines which curves exist, what the device is tested to, and what the markings mean.
| Norma | Applies to | Curve characteristics |
|---|---|---|
| IEC/EN 60898-1 | Miniature circuit breakers for household and similar installations | Fixed B, C and D curves with defined magnetic bands; domestic and light commercial |
| IEC/EN 60947-2 | Circuit breakers for industrial installations, including MCCBs | Often adjustable thermal and magnetic settings; used where coordination across a system is required |
| UL 489 | Moulded-case circuit breakers for the North American market | Uses different trip-band conventions; devices are not interchangeable with IEC curve types |
| UL 1077 | Supplementary protectors | Not branch-circuit protective devices; must not be substituted for a UL 489 breaker |
The North American distinction causes buyers who operate in multiple markets difficulty. A device that is labeled as “Type C” per IEC 60898-1 and a device that has a C-something catalog number per UL 489 are not the same thing and operate with different trip characteristics. This is particularly important when a single project crosses standards, such as a European panel that must be installed on a North American site: the certification is determined by the law at the installation site, which means that the device must be certified accordingly. The same rationale applies to the auxiliary functions provided by some of these devices: the certification must match the panel, not the catalog name.
FAQ
What does it mean to be a curve breaker?
This implies that the behavior of the circuit breaker in terms of tripping is based on a published time-current curve instead of one fixed trip value. Such a curve gives information on the operating time of the device for each multiple of rated current, giving the bottom line about the two types of tripping: a slow thermal one which protects conductors against overloading and instantaneous magnetic one which protects against short circuits. The letter indicating the type of circuitry on the device – B, C or D according to IEC 60898-1 – indicates the multiple to which the particular device belongs: 3-5, 5-10 and 10-20 times of rated current, respectively. The working principle of the curve is to determine the trip time rather the maximum current the device can carry.
What are the three types of breakers?
The standard types in the IEC 60898-1 family are three. The first type is type B with its magnetic trip range of 3 to 5 times the rated current; type C with a magnetic trip of 5 to 10 times rated current; and type D of 10 to 20 times rated current. The type B is suitable for loads that have minimal or negligible inrush, such as lighting, resistance heating, socket outlets and control instruments. Type C is the preferred type for mixed loads and for normal motors which makes it the most frequently used specification in commercial and industrial distribution. Type D is used for equipment that has big inrush loads, like large transformers, welders, generators, X-ray machines and big motors. Apart from these three types, there exist the types A, Z and K designed for specific applications and modern molded circuit breakers usually come with adjustable settings as opposed to fixed ones.
What does the AC curve breaker mean?
The term “AC curve” does not specifically exist in the IEC 60898-1 standard. In reality, “AC curve” could refer to either of two meanings. For example, it can relate to a device rated for AC service instead of DC service since breaking of arcs is considerably more difficult for DC due to the constant flow of electrical current. Devices rated specifically for DC operations have specially developed devices such as arc chutes and contacts. An “AC curve” could also mean type C as a result of malapropism or misunderstanding. It is important to be cautious when using this term since any order needs to indicate the intended meaning of “AC curve”. For application which actually requires working in DC mode such as photovoltaic solar cells or battery storage it is critically important to rely strictly on the devices that are rated for DC operations and use DC curves only by the manufacturers.
What’s the difference between B curve and C curve breakers?
The distinction comes down to the magnetic tripping curve. A Type B breaker trips at 3-5 times its rated current, whereas Type C trips at 5-10 times. In all other regards — that is, thermal overload mechanism, continuous current capacity, and size — they are practically identical. In practice, Type B is more sensitive, which is why it is good at identifying emerging fault conditions in low-inrush circuits; however, it also trips in case of motor startup. Type C is capable of withstanding the five to eight times inrush current produced by the motor while still being sufficiently sensitive for general use. Therefore, it tends to be the default circuit breaker in industrial and commercial installations. In theory, it is not that one type of circuit breaker is better than the other; any of them is appropriate for operating in its own conditions.
Can I fix nuisance tripping by fitting a bigger breaker?
No, this task is very dangerous to do. The amperage rating of a breaker is based on the current-carrying capacity of the wires it protects (typically a 15 A circuit is connected to 14 AWG wires, while a 20 A circuit is normally wired with 12 AWG cables). This means that connecting a 32 A breaker to a 20 A wire may result in an overheating wire which has no protection against overheating and may catch fire. Whenever there is a nuisance tripping problem on the motor circuit, one should rather consider it a curve problem than a rating issue and fix the issue by going from Type B to Type C or from C to D (if the inrush can justify this), while verifying the result on the actual inrush value rather than on speculation.
Referências
- International Electrotechnical Commission — IEC 60898-1 Circuit Breakers for Household and Similar Installations
- International Electrotechnical Commission — IEC 60947-2 Circuit Breakers for Industrial Installations
- UL Solutions — UL 489 Molded-Case Circuit Breakers and UL 1077 Supplementary Protectors
- BSI — BS EN 60898-1 Requirements for MCB Trip Characteristics
- NFPA — National Electrical Code, Article 240 Overcurrent Protection
Conclusão
A curve breaker is merely a certain kind of breaker with its particular behaviour being identified by a curve, the only thing that varies with different curves being the current value at which magnetic device will operate. Type B operates at three to five times the nominal current and is appropriate for the loads whose launch is close to smooth; Type C at five to 10 times and is appropriate for the motor and mixed loads dominating typical installations; Type D at 10-20 and exists for transformers, welding machines, and huge equipment emitting such a pulse that the correctly selected breaker would trip all the time. The thermal overload response of all the devices is the same; that’s the point that removes any confusion since it is evident that the curve is about the inrush discrimination and not about the protection capability. In order to avoid nuisance tripping, just define the cable rating, the curve based on the load’s inrush curve, check that the above selected device reacts in short time in case of the lowest fault current, use derating factors and check the coordination with upstream devices.
