5 dispositivos de proteção

7/25/2019 5 Dispositivos de Proteo

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EletrotcnicaUnidade VIII

Prof. Romualdo Silveira


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Contedo

Unidade VIII

ProteoProteo contra sobre corrente;


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Os dispositivos de manobra (ou de comando) e depodem ser classificados em:

Dispositivos de baixa tenso, quando projetados para empcircuitos cuja tenso de linha inferior ou igual a 1.000 V;

Dispositivos de alta tenso, quando projetados para empre

circuitos cuja tenso de linha superior a 1.000 V.

Classificao dos dispositivos de manobra

Introduo

de acordo com o meio em que seus contatos fecham

dispositivos a ar (ou secos), a leo, a vcuo, a SF6etc.;

quanto ao nmero de plos: em unipolares, bipolares

etc.


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Alguns dispositivos de manobra e/ou de proteo:

Classificao dos dispositivos de manobra

Introduo

Disjuntor

Dispositivo fusvel

Chave

Seccionador

Interruptor

Contator

Rel

Dispositivo DR


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Introduo

Disjuntores tripolares

Exemplos de dispositivos de manobra e proteo


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IntroduoExemplos de dispositivos de manobra e proteo

Dispositivos fusveis NH e Diazed e respectivas partes componentes


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IntroduoExemplos de dispositivos de manobra e proteo

Chave seccionadora-fusvel Interruptor trifsico


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Grandezas caractersticas dos dispositivos de protemanobra

Introduo

Correntes Corrente nominal

Corrente de operao

Corrente de ajuste

Faixa de corrente de ajuste

Corrente convencional de atuao

Corrente convencional de no atuao

Corrente presumida Corrente presumida de interrupo

Corrente presumida de estabelecimento

Corrente de curto-circuito presumida

Corrente de interrupo

Corrente de corte

Corrente suportvel de curta durao Capacidade de interrupo


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Grandezas caractersticas dos dispositivos de protemanobra

Introduo

Tenses Tenso nominal

Tenso de isolamento nominal

Tempos

Tempo de fuso

Tempo de abertura

Tempo de interrupo Tempo de fechamento

Tempo de estabelecimento

Tempo morto

Tempo de estabelecimento-interrupo


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Introduo

A elaborao de um esquema completo de proteo instalao eltrica envolve vrias etapas, desde o estabelecuma estratgia de proteo (selecionando os respectivos dde atuao), at a determinao dos valores adequados parados dispositivos.

Seletividade;Capacidade que possui o sistema de proteo de selecion

danificada da rede e retir-la de servio sem afetar outros circuito

*** Para que o sistema de proteo atinja a finalidade a que deve responder aos seguintes requisitos bsicos:

Exatido e segurana;

Garante ao sistema uma alta confiabilidade operativa;

Sensibilidade;

Representa a faixa de operao e no-operao do dispositivo proteo;


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Introduo

Basicamente, um projeto de proteo feito com trs disp

OBS(1): Todo projeto de proteo de uma instalao deveglobalmente, e no setorialmente.

OBS(2): Projetos setoriais implicam uma descoordenao do proteo, trazendo, como conseqncia, interrupes desnde setores, cuja rede nada depende da parte afetada do sistem

-Fusveis;-Disjuntores;-Rels.

Disjuntor Siemens ( SENTRON W


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Introduo

*** Os dispositivos de proteo devem ser localizados adequadamente aos circuitos, segundo regras gerais estabelnormas.

* A proteo considerada ideal quando reproduz a imagem fiel dasdo circuito para o qual foi projetada, isto , atua dentro das lim

corrente, tenso e freqncia e tempo para as quais foram dimensequipamentos e materiais da instalao;

** A capacidade de um determinado circuito ou equipamento deve fao valor de seu dispositivo de proteo, mesmo que isso resubutilizao da capacidade dos condutores ou da potncia equipamento;

Fusveis tipo D e NH(WEG )


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Exemplos: Sobrecarga, corrente de curto-circuito, sobretenses e subtenses.

Os condutores e equipamentos, de uma maneira geral, componentes de ubaixa tenso, so frequentemente solicitados por correntes e tenses acima

previstos para operao em regime para os quais foram projetados.

Na prtica os principais dispositivos utilizados para este fim so: fusveis dos tNH, os disjuntores e os rels trmicos;

Os dispositivos de proteo devem permitir o desligamento do circuito quasubmetido s condies adversas anteriormente previstas.

Fusveis Diazed(Siemens)

Fusveis NH(Siemens)

Proteo dos sistemas de BT


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Exemplos:



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Exemplos:



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Prescries bsicas:

Proteo contra sobrecorrentes

Proteo contra as correntes de sobrecarga

Compreendem as protees contra correntes de sobrecarga e de curt

aplicado para interromper as correntes de sobrecarga nos condutores dosorte a evitar o aquecimento da isolao, das conexes e de outras partes sistema alm dos limites previstos por norma;

Devem ser localizados nos pontos do circuito onde haja uma mudana caracteriza uma reduo no valor da capacidade de conduo de corrente doEsta mudana pode ser caracterizada por uma troca de seo, alterao dinstalar, alterao no nmero de quadros agrupados ou na natureza da isolao

Pode ser colocado ao longo do percurso desse circuito se a parte do circuito centre a troca de seo de natureza, de maneira de instalar ou de constdispositivo de proteo no possuir qualquer derivao nem tomada de correnuma das condies:


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Prescries bsicas:


Proteo contra as correntes de sobrecarga(con tinuao)

- Seu comprimento no exceder a 3m, ser instalada de modo a reduzir ao mnicurto-circuito;- No estar situada nas proximidades de materiais combustveis;

Em circuitos de motor, no devem ser sensveis corrente de carga absorvidatendo, no entanto, as caractersticas compatveis com o regime de corrente de padmissvel com rotor bloqueado e tempo de acelerao;

Pode-se omitir a aplicao dos dispositivos de proteo contra correntes dnas seguintes condies:

- Nos circuitos situados a jusante de uma mudana qualquer que altere a cconduo de corrente dos condutores, desde que haja uma proteo contralocalizada a montante;

- Nos circuitos de cargas resistivas ligadas no seu valor mximo;


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Prescries bsicas:


Proteo contra as correntes de sobrecarga(con tinuao)

Pode-se omitir a aplicao dos dispositivos de proteo contra correntes de soseguintes condies (Continuao):

- Nos circuitos de comando e sinalizao;

- Nos circuitos de alimentao de eletromas para elevao de carga;

- Nos circuitos secundrios de transformadores de corrente;

- Nos circuitos secundrios de transformadores de potencial destinados amedio;

- Nos circuitos de carga motriz em regime de funcionamento intermitente;


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Prescries bsicas:


Proteo contra as correntes de curto circuito

Devem ter a sua capacidade de interrupo ou de ruptura igual ou superiocorrente de curto-circuito presumida no ponto de sua instalao;

A energia que os dispositivos de proteo contra curtos-circuitos devem deixpode ser superior energia mxima suportada pelos dispositivos e condutoresjusante;

Deve ser localizado no ponto onde haja mudana no circuito que provoqucapacidade de conduo de corrente dos condutores;

A proteo do circuito terminal dos motores deve garantir a proteo contra acurto-circuito dos condutores e dispositivos localizados a jusante;

Os circuitos terminais que alimentam um s motor podem ser protegidos circuitos utilizando-se fusveis do tipo NH ou diazed com retardo de tempo, o

com dispositivos de disparo magntico;


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Prescries bsicas:


Proteo contra as correntes de curto circuito

- Num ponto do circuito compreendido entre aquele onde houve a mudanaoutra modificao e o dispositivo de proteo, desde que este comprimento noa 3m e o circuito no esteja localizado nas proximidades de materiais combustv

- Num ponto do circuito situado a montante de uma mudana de seo ou outradesde que o dispositivo de proteo proteja o circuito a jusante;

- Nos circuitos que ligam geradores, transformadores, retificadores, baterias e aos quadros de comando correspondentes, desde que nestes haja dispositivos

- Nos circuitos que ligam secundrios dos transformadores de potencial e derels de proteo ou aos medidores de energia;

- Nos circuitos que, desenergizados, possam trazer perigo para a instalao cor

Pode-se omitir a aplicao dos dispositivos de proteo contra as correncircuito nas seguintes condies:


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Dimensionamento dos dispositivos de proteo


Um circuito eltrico s est adequadamente protegido contra as sobrecorrtodos os seus elementos, tais como condutores, chaves e outros, estiverem capacidades trmica e dinmica iguais ou inferiores aos valores limitados pelode proteo correspondentes. ///

As correntes de defeito costumam ser analisadas por processos mais detalhda integral de Joule. Este mtodo bastante representativo na anlise maefeitos trmicos desenvolvidos pelas correntes de curto circuito. (vide Eq. 1.)

(1) 2

2

0

( ) . .t

csi t dt I T

2

csI - Corrente de curto-circuito que atravessa o dispositivo de prote

- Tempo de durao da corrente de curto-circuito;T

Onde:


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A integral de Joule de cabos e componentes, tais como disjuntores, fus

calculada normalmente atravs de ensaios de curto circuito. ///A figura abaixo representa a curva tpica da integral de Joule de um cabo de bqual fornece para cada valor de corrente a energia especfica ou energia poresistncia. (J/= A2. s)

Caracterstica I2x ttpica de cabos BT

Ic - Capacidade de corrente do cabocondies atinge a temperatura mxima

contnuo e com a qual pode operar ao vida til (20 anos)

IiRepresenta o valor limite da corrente aquecimento do condutor adiabtico, istde calor entre o condutor e a isolao.

*** Logo, a energia necessria patemperatura para servio contnuo at a te

curto circuito denominada integral de Jo


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A norma NBR 5410/2004 estabelece que a integral de Joule a qual o

proteo deve deixar passar no deve ser superior integral de Joule neaquecer o condutor desde a temperatura mxima para o servio contnuo at de curto-circuito, ou seja:

(2) 2

2 2

0

( ) . .t

i t dt K S

2 2K S - Integral de Joule para aquecimento do condutor desde a temperatura m

servio contnuo at a temperatura de curto-circuito, admitindo aquecimeadiabtico, sendo:

- K = 115 para condutores de cobre com isolao de PVC;- K = 143 para condutores de cobre com isolao de EPR ou XLPE

- Seo do condutor, em mm2.

Onde:

S


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Ainda da NBR 5410/2004, pode-se acrescentar que:

(3)2 2 2. .cs

I T K S

csI - Corrente de curto circuito presumida simtrica, em A;

- Durao, em segundos, sendo 0,1T 5s.

Onde:

T

Para curto circuito de qualquer durao, onde a assimetria da corresignificativa, e para curtos-circuitos simtricos de durao igual ou superior a 0inferior a 5s, pode-se escrever:

A corrente nominal do dispositivo de proteo contra curtos circuitos pode capacidade de conduo de corrente dos condutores do circuito.

Da Equao (3), pode-se determinar o tempo mximo em que um condutosua isolao, pode suportar uma determinada corrente de curto circuito, ou seja

(4)2 2

2

.

cs

K ST

I


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Com base em (4), os fabricantes de cabos eltricosdefinem as curvas de suportabilidade trmica contra ascorrentes de curto circuito em funo das sees doscondutores e do tempo de durao das referidascorrentes, conforme pode ser observado na figura aolado:

Correntes Mximas de Curto Circuito no Condutor

Isolao em PVC (Temperatura de Operao de 70oC)

OBS: Valores vlidos para condutores de cobre e conexesprensadas ou soldadas.

Fonte: Wirex Cables

www.wirexcable.com.br


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Exerccio 1: (5 min)

Determinar o tempo mximo que a proteo deve atuar quando um determinadcondutor isolado de cobre de seo 70mm2, tipo de isolao PVC (K = 115), por uma corrente de curto-circuito de valor igual a 6,5kA.

Resoluo

Da Equao (4), tem-se que: ( K = 115, condutor de PVC)

2 2

2

.

cs

K ST

I

2 2

23

115 .70

6,5 10T

1, 53 (91, 8 )T s ciclos

Este resultado pode ser obtido graficamente a partir da figura que seg

2 2 2. .

csI T K S


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Exerccio 1: (res o luo - c on t in uao)


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Disjuntores de baixa tenso


So dispositivos destinados proteo de circuitos eltricos, os quais devempercorridos por uma corrente de valor superior ao estabelecido para funcioname

Segundo a NBR 5410/04, o disjuntor deve assegurar asseguintes funes:

Disjuntor termomagntico (Merlin Gerin)

Sobrecarga;

Proteo contra curtos-circuitos;Comando funcional;

Seccionamento;

Seccionamento de emergncia;

Proteo contra contatos indiretos;

Proteo contra quedas e ausncia de tenso;


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Anlise dos principais parmetros eltricos dos disjuntores.

a) Corrente nominal

aquela que pode circular permanentemente pelo disjuntor.

b) Tenso nominal

aquela qual esto referidas a capacidade de interrupo e as demais nominais do disjuntor.

c) Capacidade nominal de interrupo de curto-circuito

a mxima corrente presumida de interrupo, de valor eficaz, que o dinterromper, operando dentro de suas caractersticas nominais de tenso e freqnfator de potncia determinado.

Os disjuntores termomagnticos operam de acordo com as suas curvas de trmicas (curva T) e magnticas (curva M), conforme pode ser observado na Figura

d) Correntes convencionais

A IEC 60947-2 define a corrente convencional de atuao (I2) e a corrente co

no-atuao (Int) em funo da corrente de ajustagem (Ir). J a IEC 60898 degrandezas em funo da corrente nominal.


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Anlise dos principais parmetros eltricos dos disjuntores. (continuao)

Disjuntor termomagntico (Siemens)

Caractersticastempox correntede

um disjuntortermomagntico


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Os disjuntores podem ser fabricados, quanto s unidades de proteo inco

quatro diferentes tipos:Disjuntores somente trmicos; (sobrecarga)

Disjuntores somente magnticos; (curtos-circuitos)

Disjuntores termomagnticos; (sobrecarga/curtos-circuitos)

Disjuntores termomagnticos limitadores; (sobrecarga/ elevadas correntcircuito)

Unidades sem ajuste ou regulao (pr-ajustadas / selada)Unidades com ajuste externo (permite regular as correntes de atuaseletores, tanto na unidade trmica como da magntica)


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Os disjuntores devem ser dimensionados pela sua caracterstica I2 t que

valor mximo da integral de Joule que o dispositivo deixa passar em funo dacircula por ele.

Regio I (I In)

Regies caractersticas dos disjuntores te

No existe limitao de corrente;

Regio II (In< I Im)

Tempo de disparo longo devido

temporizao da unidade trmica;Regio III (Im< I Icn)

Tempo de disparo curto devido atuaosem temporizao da unidade magntica;

Regio IV (I > Icn)

Se caracteriza pela impropriedade do uso

do disjuntor;


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A seleo e ajuste dos disjuntores deve ser feita com base nos seguin

previstos pela NBR 5410/2004:a) Caractersticas de proteo contra sobrecarga

A corrente nominal ou de ajuste da unidade trmica do disjuntor deve ser igu corrente de projeto ou simplesmente de carga prevista.

(10)a c

I I

aI - Corrente nominal ou de ajuste do disjuntor;- Corrente de projeto do circuito;

Onde:

cI

A corrente nominal ou de ajuste da unidade trmica do disjuntor deve ser igucapacidade de conduo de corrente dos condutores.

(11)a nc

I I

ncI - Corrente nominal do condutor;

Onde:


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previstos pela NBR 5410/2004:a) Caractersticas de proteo contra sobrecarga (continuao)

A corrente convencional de atuao do disjuntor deve ser igual ou inferiorcapacidade de conduo de corrente dos condutores.

(12)1,45adc ncI I

adcI - Corrente convencional de atuao do disjuntor;Onde:

!!!OBS!!!(1) Entende-se por corrente convencional aquela que assegura efatuao do disjuntor dentro de um intervalo de tempo Taddenominado tempo co

!!!OBS!!!(2) A condio da equao (12) aplicvel quando for possvel atemperatura limite de sobrecorrente dos condutores (Tabela 35, NBR 5410) nmantida por um perodo de tempo superior a 100 horas durante 12 meses co500 horas ao longo da vida til do condutor. Quando isso no ocorrer, a equaseguinte forma:

(13)adc ncI I


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Por questes prticas, o valor de Iadc na equao (13) pode ser substitudseja:

(14)a nc

K I I

K - Fator de multiplicao dado na Tabela 3;

Onde:

*** As Tabelas 3 e 4 fornece os limites da corrente convencional de atuao convencional de no-atuao para fusveis e disjuntores.

*** Tratando-se de disjuntores, segundo a NBR 5361 (Norma antiga C21/07/2006), pode-se aplicar apenas as condies de sobrecarga previstas n(10) e (11).

b


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Tabela 3 Correntes convencionais de

no-atuao (Int) , de atuao (I2) e tempo

convencional para disjuntores BT

Obs: In/ Ia a corrente de ajustagem (IEC 60947-2) ou corrente nominal (IEC 60898)

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