Como funcionam os disjuntores

Autor: 
Tom Harris

O disjuntor é um componente essencial na atualidade e um  importante mecanismo de segurança no interior de uma casa. Sempre que a fiação elétrica recebe corrente muito elevada o disjuntor corta a energia até que alguém possa resolver o problema. Sem os disjuntores (ou, como alternativa, os fusíveis), a eletricidade doméstica seria impraticável, devido ao perigo potencial de incêndios, danos resultantes de problemas na fiação elétrica ou falhas de equipamento.

Neste artigo, descobriremos como os disjuntores e fusíveis monitoram a corrente elétrica e como eles cortam a energia quando os níveis de corrente aumentam demais. Conforme veremos, o disjuntor é uma solução incrivelmente simples para um problema potencialmente letal.

Eletricidade básica
Para compreender os disjuntores, seria bom entendermos como funciona a eletricidade em nossas casas.

Eletricidade é definida pela suas três principais propriedades:

  • voltagem (tensão)
  • corrente
  • resistência

Voltagem é a "pressão" que movimenta a carga elétrica. Corrente é o "fluxo" da carga, a quantidade de carga que passa pelo condutor medida em qualquer ponto específico. Um condutor oferece uma certa quantidade de resistência a este fluxo, que varia dependendo do tamanho e composição do condutor.

Voltagem, corrente e resistência estão todas inter-relacionadas: você não pode mudar uma sem interferir na outra. Corrente é igual à voltagem dividida pela resistência - geralmente definida por I = v / r. Podemos entender isso de forma intuitiva: se você aumentar a pressão que atua na carga elétrica ou diminuir a resistência, mais carga fluirá. Se você diminuir a pressão ou aumentar a resistência, menos carga fluirá.

Para saber mais, veja Como funciona a eletricidade.

Então, como isso tudo está integrado na sua casa?

O sistema de fornecimento de energia transporta a eletricidade da usina geradora até a sua casa. Lá dentro, a carga elétrica circula em um grande circuito, composto por vários circuitos menores. Uma extremidade do circuito, o fio fase, conduz até a usina geradora. A outra extremidade, chamada de fio neutro, segue para dentro da terra. Em razão do fio fase conectar-se a uma fonte alta de energia e o fio neutro conectar-se a uma fonte de energia neutra (a terra), existe voltagem através do circuito. A carga move-se sempre que o circuito é fechado. Define-se esta corrente como corrente alternada, porque muda de direção rapidamente (veja Como funcionam as redes elétricas  para maiores informações).

A rede de distribuição elétrica fornece eletricidade a uma voltagem constante (120 e 240 volts nos Estados Unidos), mas a resistência e, portanto, a corrente, variam dentro de uma casa. Todas as diferentes lâmpadas elétricas e eletrodomésticos oferecem uma certa quantidade de resistência, também denominada carga. Esta resistência é o que faz um aparelho funcionar. Uma lâmpada elétrica, por exemplo, contém um filamento interno que é muito resistente ao fluxo de carga. Ela tem que trabalhar duro para se mover, o que aquece o filamento e faz com que ele brilhe.

Em uma fiação, os fios fase e neutro nunca se tocam diretamente. A carga que passa pelo circuito sempre atravessa um aparelho, que age como um resistor. Desta forma, a resistência elétrica, em um eletrodoméstico, limita a quantidade de carga que pode fluir através do circuito - com voltagem e resistência constantes, a corrente também deve ser constante. Eletrodomésticos são projetados para manter a corrente a um nível relativamente baixo por questões de segurança. Demasiada carga, fluindo através de um circuito em um momento específico, aqueceria os fios do circuito e de toda a fiação a níveis perigosos, podendo causar um incêndio.

Isso mantém o circuito elétrico funcionando normalmente, na maior parte do tempo. Mas, ocasionalmente, algo poderá conectar um fio fase diretamente a um fio neutro ou a algo que o conduza à terra. Por exemplo: o motor de um ventilador poderia sobreaquecer e derreter, fundindo os fios neutro e fase; ou alguém poderia colocar um prego na parede e, acidentalmente atingir um condutor elétrico. Quando o fio fase conecta-se diretamente a terra, a resistência no circuito é mínima, então, a voltagem força uma enorme quantidade de carga pelos fios. Se esse processo continuar, os cabos sobreaquecerão e poderão iniciar um incêndio.

A função do disjuntor é interromper o circuito toda vez que ocorre sobrecarga ou curto-circuito. Nas seções seguintes, descobriremos como isso acontece.