Classificação da categoria de medição (CAT): Porque é importante

Trabalhar com eletricidade todos os dias é uma experiência perigosa. Equipamentos de segurança, como roupas, luvas, botas, etc., são fundamentais para ajudar a proteger os eletricistas contra possíveis acidentes. Uma precaução de segurança menos óbvia é o projeto de qualquer equipamento de teste que é usado para manter o sistema elétrico.

A norma 61010 da International Electrotechnical Commission (IEC) descreve os requisitos de segurança para equipamentos elétricos para medição, controle e uso em laboratório. Ela inclui requisitos para circuitos de teste e medição e para instrumentos.

Um aspecto fundamental da norma é manter a proteção contra choque elétrico em condições normais e de falha única (curtos-circuitos, circuitos abertos, falhas de aterramento, sobrecargas, etc.). O local de uso do instrumento desempenha um papel vital na determinação do nível de proteção necessário. Este artigo examina a classificação de categoria de medição (CAT) e seu papel crucial no projeto de instrumentos e na seleção de usuários.

Histórico

Transitórios de sobretensão em linhas de energia têm o potencial de prejudicar equipamentos conectados, resultando em falhas que podem representar riscos de segurança para os usuários. Enquanto grandes transitórios, como aqueles causados por relâmpagos, são raros, os moderados (1,5-2,0 vezes a tensão nominal e, às vezes, até 4,0 vezes) ocorrem regularmente por causa da carga que liga o sistema de distribuição. Eles poderão ferir e matar quando ocorrerem se o operador não estiver usando um instrumento com classificação adequada.

Duas palavras-chave em segurança elétrica são "fuga" e "folga" A fuga é a distância mais curta entre dois pontos em potencial elétrico diferente ao longo da superfície de um material isolante. A folga é a distância mais curta no ar entre duas peças condutoras. As peças condutoras a tensões significativamente diferentes devem estar a uma distância segura entre si, ou pode ocorrer uma falha de arco. Falhas de arco causam danos no circuito, superaquecimento e, até mesmo, incêndio. Ainda mais importante, elas causam um risco de choque elétrico para o usuário, especialmente com instrumentos portáteis.

O que constitui uma distância segura depende de onde o instrumento é usado no sistema de alimentação.   

Classificação da categoria de medição (CAT)

A categoria de medição é uma forma de classificar os terminais de equipamentos de teste e medição de acordo com o tipo de circuito de potência ao qual serão conectados. As categorias de medição consideram picos de sobretensão transitória, níveis de corrente de curto-circuito, a localização na instalação do edifício onde o teste ou medição deve ser feito, e algumas formas de limitação de energia ou proteção transitória que podem ser incluídas na instalação do edifício.

A classificação CAT define o nível de transitórios (pico ou surto) que o instrumento foi projetado para suportar. Os transitórios variam em tamanho e duração, dependendo da origem. Um transitório pode ter vários kV em amplitude, mas sua duração é notavelmente curta: um intervalo comum é de 50 µ s (microssegundos). Seu principal perigo é que, ao passar pela tensão sinusoidal, pode iniciar um arco, que continuará até o final do ciclo.

As categorias de medição são definidas na norma IEC 61010-2.

Categoria de medição II: Aplicável a circuitos de teste e medição conectados diretamente aos pontos de uso (tomadas e pontos semelhantes, mas excluindo iluminação instalada) da instalação de energia de baixa tensão.

Categoria de medição III: Aplicável a circuitos de teste e medição conectados entre a categoria de medição II e a categoria de medição IV da instalação de energia de baixa tensão do edifício.

Categoria de medição IV: Aplicável a circuitos de teste e medição conectados entre a fonte da alimentação de baixa tensão do edifício e o primeiro interruptor de isolamento acessível capaz de desconectar todas as conexões de linha e neutro. As correntes de curto-circuito de alto potencial, geralmente superiores a 50 kA, existentes nesses circuitos podem criar um arco elétrico perigoso e de alta energia por meio de um curto-circuito acidental ao fazer medições.

Cada categoria também tem uma classificação de tensão para mostrar a tensão máxima segura do sistema de fase para terra, normalmente 50 V, 100 V, 150 V, 300 V, 600 V ou 1000 V. Uma classificação CAT sem tensão associada é inútil.

O gráfico a seguir mostra qual classificação CAT é necessária com base na área de trabalho:

Em um ambiente CAT IV, a corrente de curto-circuito disponível pode exceder 1000 amperes. Dentro de um instrumento que está testando o circuito, isso pode gerar centenas de quilowatts de calor em um pequeno espaço por alguns milissegundos. A rápida expansão do ar pode fazer com que o instrumento se desintegre ou exploda, causando incêndio, queimaduras e detritos voadores perigosos.

Um instrumento com classificação CAT IV requer distâncias de fuga e folga maiores do que um com classificação CAT III. Os instrumentos que não estão conectados a circuitos ativos devem cumprir uma classificação de categoria relativa à tensão de entrada que aciona o instrumento. O padrão é CAT II 300 V. Além disso, eles devem atender às distâncias de fuga e folga para as tensões de teste de circuitos secundários (tensão de saída) derivados do circuito de rede.

Uso da classificação CAT

A classificação CAT é dada em dois parâmetros: um que indica o nível do sistema e outro que especifica a tensão operacional nominal. Uma designação de "CAT IV 600 V" significa que a unidade é segura para operar em qualquer ambiente elétrico, até e incluindo CAT IV, em cabos ou aparelhos com uma classificação de até 600 volts. A compreensão do ambiente de teste e a classificação de tensão mais elevada do aparelho a ser testado determinam a classificação CAT necessária.

Tenha cuidado com os produtos que especificam a classificação CAT, mas não informam o nível de tensão. A falta do nível de tensão significa informações incompletas, e a ausência pode ser dispendiosa em termos de funcionamento seguro. Pense também duas vezes em qualquer instrumento cuja folha de dados simplesmente declare "classificação CAT". Este termo não significa nada no ambiente prático dos testes elétricos. Fornecedores de instrumentos respeitáveis definirão claramente uma classificação de categoria e uma classificação de tensão.

Conclusão

Compreender a classificação CAT para um equipamento de teste é essencial para garantir sua segurança. O local de trabalho afeta a classificação CAT necessária em qualquer instrumento de teste que você utiliza. Quanto maior a classificação CAT, maiores as distâncias de fuga e folga dentro do instrumento, o que pode afetar o projeto do instrumento.

Estas são as principais considerações a serem levadas em conta ao avaliar instrumentos de teste:

• Determine a classificação CAT necessária com base no pior cenário do ambiente de teste e do aparelho usado.
• Mesmo os instrumentos que testam aparelhos "inativos" devem ter uma classificação CAT (tensão de saída derivada da tensão de entrada).
• Uma classificação CAT deve ter duas partes: um nível de medição e um nível de tensão. Tenha cuidado com uma classificação CAT sem um respectivo nível de tensão.
• Tenha cuidado com o termo geral "classificação CAT" como a única referência de classificação CAT.

Um instrumento com a classificação CAT adequada ou superior para o ambiente de teste será o instrumento mais seguro de usar.