ELETROTÉCNICA - MÓDULO II - PROTEÇÃO DOS SISTEMAS ELÉTRICOS I (1).pptx

Proteção de sistemas elétricos em eletrotécnica.

1. Técnico em Eletrotécnica Módulo II

2. PROTEÇÃO DOS SISTEMAS ELÉTRICOS I

3. Introdução A proteção dos sistemas elétricos é uma das etapas de sistemas elétricos de potência mais importante, uma vez que representa a transformação da energia elétrica como parte de um produto, que pode ser tanto de consumo quanto representar um novo meio de produção.

4. Introdução O estudo das proteções vinculadas a essa etapa do sistema elétrico receberá destaque nesse módulo trazendo os conceitos técnico e construtivo dos principais componentes dos dispositivos usados em baixa tensão, como também fornecendo dados que permitam estabelecer e desenvolver os critérios de raciocínio, que vão levar a escolha da melhor solução que o caso em análise requer.

5. Introdução Todo aquele que exerce ou vai exercer uma atividade técnica, deve estar atualizado no que diz respeito às normas publicadas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), analisar e aplicar seus conteúdos, ficando o profissional, com a liberdade de utilizar soluções adequadas às definidas nessas normas.

6. Introdução As normas técnicas brasileiras, de acordo com a regra básica estabelecida dentro da ABNT, devem estar coerentes com as normas internacionais da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC), que engloba todas as normas da área elétrica com exceção das ligadas à transmissão de pulsos, como é o caso das de telecomunicações no seu todo.

7. Introdução Normas gerais: Aquelas aplicadas às metodologias de instalação e de projeto. E.: norma de Instalações Elétricas de Baixa Tensão – NBR 5410. Especificações: Indicam as condições técnicas a serem atendidas. Método de ensaio: Definem os procedimentos normalizados a serem seguidos quando do ensaio de um componente ou equipamento, nos seus mais diversos aspectos.

8. Terminologia Seccionadores: Dispositivo de manobra (mecânico) que assegura, na posição aberta, uma distância de isolamento que satisfaz requisitos de segurança especificados. Interruptor: Chave seca de baixa tensão, de construção e características elétricas adequadas à manobra de circuitos de iluminação em instalações prediais, de aparelhos eletrodomésticos e luminárias, e aplicações equivalentes.

9. Terminologia Contator : Dispositivo de manobra (mecânico) de operação não manual, com única posição de repouso, capaz de estabelecer (ligar), conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, inclusive sobrecargas de funcionamento previstas .

10. Terminologia Disjuntor: Dispositivo de manobra (mecânico) e de proteção, capaz de estabelecer (ligar), conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, assim como estabelecer, conduzir por tempo especificado e interromper correntes em condições anormais especificadas do circuito.

11. Terminologia Fusível encapsulado: Aquele cujo elemento fusível é completamente encerrado num invólucro fechado, o qual é capaz de impedir a formação de arco externo e a emissão de gases, chama ou partículas metálicas para o exterior quando da fusão do elemento fusível, dentro dos limites de sua característica nominal.

12. Terminologia Relé elétrico: Dispositivo elétrico destinado a produzir modificações súbitas e predeterminadas em um ou mais circuitos elétricos de saída, quando certas condições são satisfeitas no circuito de entrada que controlam o dispositivo.

13. Grandezas Elétricas Corrente nominal: Corrente cujo valor é especificado pelo fabricante do dispositivo, que é obtida quando da realização dos ensaios normalizados.

14. Grandezas Elétricas Corrente de curto-circuito: Sobrecorrente que resulta de uma falha, de impedância insignificante entre condutores energizados, que apresentam uma diferença de potencial em funcionamento normal.

15. Grandezas Elétricas Corrente de partida: Valor eficaz da corrente absorvida pelo motor durante a partida, determinado por meio das características corrente-velocidade . Sobrecorrente : Corrente cujo valor excede o valor nominal.

16. Grandezas Elétricas Sobrecarga: A parte da carga existente que excede a plena carga. É importante salientar que esse termo não deve ser utilizado como sinônimo de sobrecorrente . Sobrecorrente é um termo que engloba a sobrecarga e o curto-circuito . Capacidade de interrupção: Um valor de corrente presumida de interrupção que o dispositivo é capaz de interromper, sob uma tensão dada e em condições prescritas de emprego e funcionamento, dadas em normas individuais.

17. Grandezas Elétricas Resistência de contato: Resistência elétrica entre duas superfícies de contato, unidas em condições especificadas.

18. Representação Gráfica e Literal dos Componentes de um Circuito Um esquema elétrico (e não um diagrama) é a representação dos componentes que o compõe, de acordo com as normas de Símbolos Gráficos e Símbolos Literais. A Figura 1 a seguir apresenta o esquema com circuitos de manobra principais representando uma instalação elétrica industrial.

19. Representação Gráfica e Literal dos Componentes de um Circuito Esquema de uma instalação elétrica industrial:

20. Representação Gráfica e Literal dos Componentes de um Circuito Circuito de comando – partida estrela-triângulo:

21. Análise de Condições de Uso Anormais (não nominais) Corrente de curto-circuito com dispositivos para limitar o seu valor:

22. Análise das Condições de Carga na Definição da Capacidade de Manobra Cargas de natureza diferentes (resistivas, indutivas, capacitivas ) levam a capacidades de manobra também diferentes. Perante cargas indutivas, que se caracterizam por correntes de partida bem mais elevadas do que as nominais, os dispositivos de manobra (usualmente contatores ) apresentam uma capacidade de manobra menor do que a encontrada perante cargas resistivas.

23. Análise das Condições de Carga na Definição da Capacidade de Manobra A capacidade de manobra de um contator depende do tipo de carga ao qual é ligado. Além desse aspecto, cargas permanentemente ligadas conferem ao dispositivo uma capacidade de manobra mais elevada do que a disponível, se as manobras obedecerem a um regime de serviço não contínuo ou intermitente.

24. Fusíveis Encapsulados Os fusíveis são dispositivos de proteção que, pelas suas características, apresentam destaque na proteção contra a ação de correntes de curto-circuito. Eles também podem atuar em circuitos sob condições de sobrecarga, caso não existam nesse circuito dispositivos de proteção contra tais correntes, que são os relés de sobrecarga.

25. Fusíveis Encapsulados São dispositivos de proteção de larga aplicação, com diversos tipos construtivos, e que por isso mesmo deve merecer uma atenção especial na hora de escolher o fusível correto. Para fundamentar essa escolha, nada melhor do que a análise da função de cada componente de um fusível, pois em caso de ausência de algum desses componentes, já é possível avaliar as consequências.

26. Fusíveis Encapsulados Base de Montagem e Encaixe nessa Base do Contato Externo: Fusíveis diazed :

27. Fusíveis Encapsulados Base de Montagem e Encaixe nessa Base do Contato Externo: Fusíveis NH:

28. Fusíveis Encapsulados Elemento fusível: O elemento fusível precisa ser inviolável, para evitar a alteração do seu valor nominal, e com isso, a segurança de sua atuação conforme previsto em projeto. O fusível como um todo precisa ser inviolável (como é o caso dos tipos Diazed e NH), a partir do envolvimento de todo o fusível com um corpo externo cerâmico, com fechamento metálico nas suas duas extremidades.

29. Fusíveis Encapsulados Corpo cerâmico: Envolve todas as partes internas do fusível, com as seguintes características: O material usado deve ser isolante e permanecer desta forma após a fusão do elemento fusível. Não cumprindo essa condição, pode-se formar um novo circuito condutor de corrente, após a fusão do elemento fusível, através do corpo envolvente. O material deve suportar elevadas temperaturas, sem se alterar. Destaque-se que certos materiais são isolantes à temperatura ambiente, mas perdem essa propriedade por carbonização, perante as temperaturas citadas, tornando-se condutores .

30. Fusíveis Encapsulados Corpo cerâmico: Envolve todas as partes internas do fusível, com as seguintes características: O material deve suportar bem as pressões de dentro para fora, que aparecem no ato da fusão do elemento fusível. E da dilatação do meio extintor e de gases internos. A solução para esse caso é o uso de cerâmicas isolantes do tipo porcelana ou esteatita, essas últimas sendo porcelanas modificadas, com melhores características mecânicas.

31. Fusíveis Encapsulados Indicador de Estado: No fusível encapsulado existe uma aparente dificuldade em se verificar se o mesmo está perfeito ou “queimado”, devido ao invólucro ou encapsulamento. Essa dificuldade é eliminada pela verificação do posicionamento do indicador de fusão:

32. Fusíveis Encapsulados Indicador de Estado: Demonstração do desempenho adequado da interrupção do curto-circuito:

33. Fusíveis Encapsulados Indicador de Estado: Zonas de tempo corrente:

34. Fusíveis Encapsulados Indicador de Estado: Limitação da corrente:

35. Fusíveis Encapsulados Curvas Características: São as curvas que informam como o fusível vai atuar, ou seja, qual o tempo que precisará para interromper dada corrente anormal. Esse tempo tem que ser, necessariamente, menor do que o tempo máximo pelo qual o componente protegido suporta a corrente anormal, de acordo com a norma do produto em questão.

36. Fusíveis Encapsulados Corrente assimétrica máxima de curto-circuito: Valor de crista atingido pela corrente do enrolamento primário, no qual ocorreu o curto-circuito, no decorrer do primeiro ciclo imediatamente após o enrolamento ter sido subitamente curto-circuitado quando as condições forem de tal forma que o valor inicial do componente aperiódico da corrente, se houver, será máximo.

37. Fusíveis Encapsulados A corrente nominal nunca deve ser interrompida pelo fusível: A evolução tempo x corrente dessas curvas depende do tipo de carga ligada, pois se sabe que cargas indutivas têm correntes iniciais maiores na partida, que não devem ser desligadas pelo fusível. Nesse sentido, para os mesmos valores nominais, são fornecidos fusíveis retardados (para cargas motoras), rápidos (para cargas resistivas) e ultrarrápidos (para semicondutores).

38. Relés de Proteção contra Sobrecarga As sobrecargas são originadas por uma das seguintes causas: Rotor bloqueado; Elevada frequência de manobra; Partida difícil (prolongada); Sobrecarga em regime de operação; Falta de fase; Desvio de tensão e de frequência.

39. Relés de Proteção contra Sobrecarga A sobrecarga é uma situação que leva a um sobreaquecimento por perda joule, que os materiais utilizados somente suportam até determinado valor e por tempo limitado. A determinação de ambas as grandezas é feita em Norma Técnica do referido produto.

40. Relés de Proteção contra Sobrecarga O relé de sobrecarga bimetálico : Relé que controla o aquecimento que o componente/equipamento do circuito está sofrendo devido à circulação da corrente elétrica. Sobreaquecimentos de outras origens não são necessariamente registradas por esse relé, e que podem igualmente danificar ou até destruir o componente.

41. Relés de Proteção contra Sobrecarga Princípio construtivo do relé de sobrecarga bimetálico :

42. Relés de Proteção contra Sobrecarga Desenho de corte do relé de sobrecarga bimetálico :

43. Relés de Proteção contra Sobrecarga Curvas características de disparo:

44. Relés de Proteção contra Sobrecarga Relé de sobrecarga com sensibilidade à falta de fase:

45. Relés de Proteção contra Sobrecarga Relé de sobrecarga eletrônico:

46. Relés de sobrecorrente contra correntes de curto-circuito Relé de sobrecorrente contra corrente de curto-circuito:

47. Relés de sobrecorrente contra correntes de curto-circuito Dispositivos de Manobra : Seccionador fusível em carga.

48. Relés de sobrecorrente contra correntes de curto-circuito Dispositivos de Manobra : Seccionadores de carga.

49. Relés de sobrecorrente contra correntes de curto-circuito Disjuntores: Componentes de um disjuntor tripolar.

50. Relés de sobrecorrente contra correntes de curto-circuito Disjuntores: Curvas características de fusível e disjuntor em série.

51. Relés de sobrecorrente contra correntes de curto-circuito Disjuntores: Disjuntor para manobra e proteção do sistema 3WN.

52. Relés de sobrecorrente contra correntes de curto-circuito Disjuntores: Disjuntor para manobra e proteção de motores 3VL.

53. Relés de sobrecorrente contra correntes de curto-circuito Disjuntores: Minidisjuntores para manobra e proteção 5SX.

54. Relés de sobrecorrente contra correntes de curto-circuito Características comparativas entre fusível e disjuntor: Comparativo entre fusível e disjuntor em corrente de curto-circuito Ik . Fusível   Disjuntor Dispensa cálculo fino da corrente de curto-circuito.   Necessita de cálculo fino da corrente de curto-circuito. Alta capacidade de interrupção.   Capacidade de interrupções variadas. Elevada limitação.   Limitação em alta interrupção capacidade de interrupção. Otimização do tempo de interrupção.   Tempo de interrupção variado. Disponibilidade fácil.   Disponibilidade com restrições. Baixo custo.   Custo variado.

55. Relés de sobrecorrente contra correntes de curto-circuito Características comparativas entre fusível e disjuntor: Características de operação e controle.   Fusível   Disjuntor Religamento após anomalias: Não   Sim Sobrecarga e curto-circuito Não   Sim, com restrições (estado dos contatos) Desligamento total da rede por anomalias. Sim, com restricoes (com seccionador – fusivel)   Sim Manobra manual segura Sim, com restricoes (com seccionador – fusivel)   Sim Comando remoto Não   Sim Identificação da condição de uso Sim, com restricoes (com seccionador – fusivel)   Não, com restrições (registro de eventos, evolução de temperaturas) Sinalização remota Sim, com restrições (supervisor de fusíveis   Não, com restrições (estados dos contatos) Ocasiona parada de trabalho Sim   Não com restrições (estado dos conatos) Seletividade Sim, simples   Sim, onerosa Intercambialidade Sim, são normalizados   Não Requer manutenção Não, com restrições (acomapanhar evolução da temperatura)   Não, com restrições (registros de eventos, evolução da temperatura)

56. Relés de sobrecorrente contra correntes de curto-circuito Exemplo de aplicação de curvas coordenadas entre si: Coordenação entre as curvas características dos dispositivos de proteção e a curva da corrente de partida de motores elétricos.

57. Relés de sobrecorrente contra correntes de curto-circuito Exemplo de aplicação de curvas coordenadas entre si: Curvas características típicas do disjuntor e curva de partida do motor.

58. Relés de sobrecorrente contra correntes de curto-circuito Exemplo de aplicação de curvas coordenadas entre si: Curvas características típicas dos disjuntores para manobra e proteção de circuitos de distribuição e de motores.

59. Seletividade de coordenação de proteção (backup) entre dispositivos de proteção Seletividade entre fusíveis em série:

60. Seletividade de coordenação de proteção (backup) entre dispositivos de proteção Seletividade entre disjuntores em série:

61. Seletividade de coordenação de proteção (backup) entre dispositivos de proteção Seletividade entre relés do disjuntor e fusível:

62. Seletividade de coordenação de proteção (backup) entre dispositivos de proteção Seletividade entre fusível e relés do disjuntor:

63. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão Efeito da corrente elétrica no corpo humano: Condições de segurança para instalações elétricas.

64. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão Efeito da corrente elétrica no corpo humano: Zonas tempo-corrente dos efeitos de corrente alternada (15 a 100 hz ) sobre as pessoas.

65. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão A proteção contra choque na NBR 5410: Regra de proteção contra choques elétricos em partes vivas.

66. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão A proteção contra choque na NBR 5410: Regra de proteção contra choques elétricos em massas.

67. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão A proteção contra choque na NBR 5410: Proteção com barreiras ou invólucros.

68. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão A proteção contra choque na NBR 5410: Seccionamento da alimentação.

69. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão A proteção contra choque na NBR 5410: Emprego do DR de alta sensibilidade.

70. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão A proteção contra choque na NBR 5410: Valores da tensão de contato limite UL (V). Natureza da corrente Situação 1 Situação 2 Situação 3 Alternada, 15 Hz – 1000 Hz 50 25 12 Contínua, sem ondulação 1 120 6D 3D 1 Uma tensão contínua “sem ondulação” é convencionalmente definida como apresentando uma taxa de ondulação não superior a 10% em valor eficaz; o valor de crista máximo não deve ultrapassar 140V, para um sistema em corrente contínua sem ondulação, com 120V nominais, ou 70X para um sistema em corrente contínua sem ondulação com 60V nominais.

71. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão A proteção contra choque na NBR 5410: Esquemas de aterramento TN-C.

72. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão A proteção contra choque na NBR 5410: Esquemas de aterramento TN-S.

73. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão A proteção contra choque na NBR 5410: Esquemas de aterramento TN-C-S.

74. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão A proteção contra choque na NBR 5410: Esquema de aterramento TT.

75. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão A proteção contra choque na NBR 5410: Esquema IT (o neutro pode ser isolado da REDE)

76. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão A proteção contra choque na NBR 5410: Esquema de sistemas de aterramento e equipotencialização .

77. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão A proteção contra choque na NBR 5410: Esquema de aterramento TN.

78. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão A proteção contra choque na NBR 5410: Cálculo para instalação no esquema de aterramento TN. Uo (V) Tempo de seccionamento (s) Situação 1 Situação 2 115, 120, 127 0,8 0,35 220 0,4 0,20 277 0,4 0,20 400 0,2 0,05 >400 0,1 0,02

79. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão Princípio de Funcionamento: Princípio de funcionamento dos dispositivos DR.

80. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão Dispositivos DR obedecem a norma IEC 1008 e os disjuntores DR a IEC 1009: Exemplos de ligação do DR.

81. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão Dispositivos DR obedecem a norma IEC 1008 e os disjuntores DR a IEC 1009: Ligação de DR.s tetrapolares em redes a 2 condutores.

82. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão Dispositivos DR obedecem a norma IEC 1008 e os disjuntores DR a IEC 1009: Como ligar no Esquema TN.

83. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão Dispositivos DR obedecem a norma IEC 1008 e os disjuntores DR a IEC 1009: Como ligar no Esquema TT.

84. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão Dispositivos DR obedecem a norma IEC 1008 e os disjuntores DR a IEC 1009: Montagem de dois DRs por setor - quadro metálico e montagem de um dr na entrada.

85. Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramentos da Instalação de Baixa Tensão Dispositivos DR obedecem a norma IEC 1008 e os disjuntores DR a IEC 1009: Quadro Plástico Montagem de dois DR.s por setores.

86. Proteção Contra Sobretensões Descargas atmosféricas a 90 %:

87. Proteção Contra Sobretensões Tipos de descarga atmosférica:

88. Proteção Contra Sobretensões Princípio da descarga atmosférica:

89. Proteção Contra Sobretensões Descargas atmosféricas em ação:

90. Proteção Contra Sobretensões Várias descargas atmosféricas:

91. Proteção Contra Sobretensões Características de uma descarga atmosférica:

92. Proteção Contra Sobretensões Efeito direto da descarga atmosférica:

93. Proteção Contra Sobretensões Efeito indireto da descarga atmosférica:

94. Proteção Contra Sobretensões A descarga atmosférica e o fogo:

95. Proteção Contra Sobretensões Dispositivos de proteção de surtos:

96. Proteção Contra Sobretensões Dispositivos de proteção máxima:

97. Proteção Contra Sobretensões A descarga atinge o prédio ou a linha aérea:

98. Proteção Contra Sobretensões A descarga atinge outra estrutura:

99. Proteção Contra Sobretensões Descarga atinge algum lugar distante:

100. Proteção Contra Sobretensões Norma IEC 60364 – exemplo:

101. Proteção Contra Sobretensões Norma IEC 61643-1 – exemplo:

102. Proteção Contra Sobretensões Norma IEC/EM – exemplo:

103. Proteção Contra Sobretensões Norma IEC 60364 – exemplo:

104. Proteção Contra Sobretensões Dispositivos de proteção de surto:

105. Proteção Contra Sobretensões Princípio de operação de um DPS – classe 1:

106. Proteção Contra Sobretensões Proteção de prédios com alta exposição a descargas atmosféricas:

107. Proteção Contra Sobretensões Proteção de prédios pequenos, flats e shoppings com baixa exposição a descargas diretas:

108. Proteção Contra Sobretensões Dispositivos de proteção contra surtos:

109. Proteção Contra Sobretensões Continuidade do serviço:

110. Proteção Contra Sobretensões Continuidade do serviço:

111. Proteção Contra Sobretensões Regras básicas de instalação:

112. Proteção Contra Sobretensões Para quadros/painéis altos, acrescentar barras de terra no meio do quadro para respeitar a regra de 50 cm:

113. Proteção Contra Sobretensões Quick PF: