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Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Projecto FEUP 2009/2010 1

Distribuição de Energia Eléctrica na FEUP

Qual é o Sistema de Protecção associado à

Distribuição de Energia na FEUP e qual é a sua

eficácia?



Grupo ELE324

André Pinto; Diogo Bastos; Filipe Lopes; José

Reina; Ricardo Couto; Tiago Marques

Supervisor

Hélder Leite

Monitor

João Moreira

Projecto FEUP 2009/2010

Outubro de 2009



Índice:

1. Índice de Imagens……………………………………………………………………...4

2. Resumo………………………………………………………………………………………5

3. Agradecimentos…………………………………………………………………………6

4. Introdução..………………………………………...........................................7

5. Conceitos………………………………………………………………………………….8

6. Descrição do Trabalho Realizado:………………………………………………9

-Sistemas de protecção da rede eléctrica …………………………….….10

-Disjuntores ………………………………………………………………………….. 12

-Tipos de Disjuntores …………………………………………………….12/13

-Relés ……………………………………………………………………………….……14

-Fusíveis …………………………………………………………………….……..…...15

-Tipos de Fusíveis ……………………………………………..………….15/16

-Disjuntores VS Fusíveis ……………………………………………..………….17

-Sistemas de Protecção da FEUP ………………………………………..….18

7. Conclusão..…………………………………………………………………..……..…19

8. Bibliografia ……………………………………………………………………………20



Índice de Imagens: 1. Disjuntor a óleo (http://www.termolay.com.br/images/disjuntor.jpg)

2. Disjuntor a ar comprimido (http://www.ndsengenharia.com.br/images/foto6.jpg)

3. Disjuntor a SF6 (http://www.ndsengenharia.com.br/images/MVC-017S.jpg) 4. Disjuntor a Vácuo (http://www.ndsengenharia.com.br/images/vacuo.jpg) 5. Disjuntor Comercial

(http://www.frol.com.br/images/disjuntor%20motor%20novo%20gv2_jpg.jpg)

6. Relé (http://www.donosgune.net/2000/irudiak/rele.jpg) 7. Fusível (http://www.donosgune.net/2000/irudiak/rele.jpg) 8. Fusível Rosca (http://www.cetisrj.com.br/fusiveis/fusivel.jpg) 9. Fusível Cartucho

(http://www.hifusi.com.br/attachments/Image/fusiveis%20cartucho%20tipo%20virola%20de%20a%C3%A7%C3%A3o%20r%C3%A1pida.JPG)

10. Fusível Faca (http://img.mercadolivre.com.br/jm/img?s=MLB&f=102346345_9353.jpg) 11. Fusível vs Disjuntor (Montagem feita por membro do grupo) 12. Esquema da rede eléctrica na FEUP (representação do disjuntor no esquema) ( esquema

fornecido pelo monitor ) 13. Transformador da FEUP (Foto tirada por membro do grupo)

14. Central da FEUP (Foto tirada por membro do grupo)

http://www.ndsengenharia.com.br/images/foto6.jpg



Resumo:

Há vários sistemas de protecção como o relé, o disjuntor e fusíveis. Os sistemas de protecção servem para proteger a rede eléctrica e evitar danificar tudo que se encontra em contacto com a rede eléctrica. Na FEUP a maioria dos sistemas de segurança são os disjuntores.



Agradecimentos:

Agradece-se à Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, pelos recursos disponibilizados para este projecto, ao monitor João Moreira pela orientação e ajuda, e ao Supervisor Hélder Leite por ajudar o monitor e consequentemente o grupo.



Introdução:

Enquadramento: O trabalho aqui descrito está inserido na componente de Sistemas Eléctricos da

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, efectuado no âmbito da disciplina

Projecto Feup.

Motivação:

A motivação para a realização deste trabalho prende-se com a tentativa de

compreender a verdadeira dimensão que é a Faculdade de Engenharia da

Universidade do Porto, através dos seus sistemas eléctricos, o conhecer de algo

importante na área de formação dos elementos do grupo e na obtenção de uma boa

classificação nesta disciplina.

Objectivos: Este relatório visa fazer uma analogia entre os diferentes dispositivos de segurança

existentes, evidenciando as suas características, mecanismos de funcionamento e consequentes vantagens e desvantagens face a determinadas situações.

Após essa distinção, abordaremos o cenário presente na FEUP, os dispositivos e as instalações do seu posto de transformação (PT), analisando de maneira justificada essa escolhas sendo esse o objectivo primário do trabalho do nosso projecto.



Conceitos:

Tensão eléctrica: Também chamada de diferença de potencial, é uma medida da corrente eléctrica, é medida por um voltímetro e expressa-se em volts (U)

Potência eléctrica: É a energia recebida por unidade de tempo e expressa-se

em Watts (w)

Kw/h: É a unidade de medida de energia gasta por cada hora, utilizada para fazer

cálculos de gastos de energia, e pelas empresas de energia para contagem da

quantidade de electricidade.

Corrente nominal: Corrente máxima que o aparelho aguenta sem ter que abrir o

circuito.



Descrição do Trabalho Realizado:

Uma lei vital na electrotécnica: nunca fazer um circuito eléctrico sem protecções de modo a proteger o seu funcionamento.

Como se pode então proteger a rede eléctrica? E isso que vai ser falado neste relatório.



Sistema de Protecção da rede eléctrica:

Sistemas de protecção eléctrica são como o nome indica sistemas para

proteger a corrente eléctrica, ou melhor para nos proteger da corrente eléctrica.

Há dois tipos de protecção da rede eléctrica, o tipo directo e o tipo indirecto. O

tipo directo é protecção directa para que as pessoas não entrem em contacto com a

rede eléctrica, como isolamento dos cabos, protecção dos transformadores através de

jaulas fechadas de modo a não termos acesso a elas sem as devidas condições de

segurança reunidas. Entre os sistemas indirectos encontram-se como mais comuns, o

disjuntor, fusível e o relé.

Cada um tem um modo diferente de funcionamento, mas fazem todos a

mesma coisa, ou seja quando há uma avaria ou um pico na corrente, quer seja excesso

de voltagem ou decréscimo da mesma, os sistemas de protecção são accionados

cortando a corrente eléctrica protegendo assim não só todos os componentes

eléctricos ligados as tomadas como também nós de eventuais choques eléctricos.

O primeiro é a fiabilidade, esta se calhar deverá ser a característica mais

importante, para um sistema de protecção ser fiável deverá ser o mais simples possível

evitando assim complicações de montagens. Visto que 99,9% do seu tempo de vida

estará estagnado os sistemas devem ser testados e revistos de ano a ano para nos

certificarmos que nenhum dos seus componentes se encontra degradado, inutilizando

a protecção do sistema.

O segundo é a sensibilidade, os sistemas de protecção devem ser sensíveis o

suficiente para cortarem a corrente sempre que esta passe um determinado limite. A

sua sensibilidade deverá ser tal que o sistema de protecção a actuar primeiro tem que

ser o sistema mais próximo do curto-circuito e não o sistema que está depois desse.

Evidentemente que os sistemas de segurança também não devem ser demasiado

sensíveis, dado que a corrente eléctrica não tem sempre a mesma voltagem, há

variações mínimas.

O terceiro será então a rapidez, um curto-circuito deverá ser eliminado o mais

rapidamente possível de modo a evitar estragos tanto na linha eléctrica como nos

objectos que dependem da mesma, para tal a rapidez dos sistemas de protecção

deverá ser a maior possível. Porém os sistemas de protecção têm também um sistema

de temporização para que não cortem a energia mal haja um pico visto a rede eléctrica

não ser constante fazendo com que aconteça alguns picos momentâneos na mesma

que em nada prejudicam a rede eléctrica.

O quarto será a segurança, a segurança indica o bom funcionamento do

dispositivo em caso de curto-circuito e evita a sua operação quando esta não deve

acontecer. A segurança é muito importante pois caso o dispositivo não funcione ou

funcione quando não deve interrompe-se a corrente desnecessariamente. A segurança



depende tanto da sensibilidade como da coordenação do dispositivo (temporização,

intensidade, etc.)

O quinto e último é a selectividade, quando há um defeito num determinado

troço da corrente eléctrica apenas o mesmo é cortado e não toda a rede ou uma maior

parte dela, afectando assim o menos possível a rede eléctrica.



Disjuntores:

Os disjuntores têm a função de:

Abrir ou fechar voluntariamente o circuito

Proteger contra um eventual curto-circuito

Quando se dá um aumento súbito da corrente eléctrica no circuito o mecanismo que reage ao magnetismo do disjuntor abre o mesmo evitando danos maiores nos equipamentos.

Proteger contra uma eventual sobrecarga

Quando a corrente eléctrica estaciona em valores superiores à da corrente nominal do disjuntor por um certo intervalo de tempo, aumenta a temperatura no mecanismo que reage à temperatura no disjuntor causando a abertura do circuito.

Tipos de disjuntores:

Os disjuntores estão divididos em 2 grandes tipos os disjuntores de alta tensão

e os de baixa tensão.

Entre os de alta tensão podemos encontrar o disjuntor a óleo (fig. 1); disjuntor a ar comprimido (fig. 2); disjuntor a SF6 (fig. 3) e disjuntores a vácuo (fig. 4).

2-Disjuntores a Ar Comprimido 1-Disjuntor a óleo

3- Disjuntores a SF6 4-Disjuntores a vácuo



Entre os disjuntores de baixa tensão encontramos o disjuntor mais comum e

mais conhecido por as pessoas, e aquele que encontramos na maioria das casas. (fig.

5).

5- Disjuntor Comercial



Relés:

Os disjuntores de Média Tensão (MT) são normalmente acompanhados por Relés.

Os relés (fig. 6) medem a tensão e intensidade da corrente eléctrica e em caso de anomalias envia um sinal ao disjuntor para este abrir.

6- Relé



Fusíveis:

Os fusíveis têm a função de:

Proteger contra uma eventual sobrecarga ou curto-circuito

Quando a corrente eléctrica atinge valores superiores à da corrente nominal do fusível o metal no seu interior funde e interrompe a corrente eléctrica.

7-Fusíveis

Tipos de fusíveis:

Existem vários tipos de fusíveis dependendo da situação. Alguns deles são fusível rolha (fig. 8), fusível de cartucho (fig. 9) e o mais conhecido por nós muito utilizado nos automóveis fusível faca (fig. 10)

8- Fusível Rolha

http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9trica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_nominal



9- Fusíveis Cartucho

10 -Fusíveis Faca



Disjuntores VS Fusíveis:

Aspectos a considerar:

A fiabilidade é tanto maior quanto menor a necessidade de manutenção e denegrição dos contactos. (um fusível tem que ser substituído após um incidente)

A sensibilidade do fusível é maior que a do disjuntor pois o fusível reage instantaneamente e o disjuntor responde num período de tempo maior.

Enquanto os disjuntores são melhores pela sua reutilização pecam pelo seu preço, mais avultado que os dos fusíveis.

Logo, a situação ideal não será Disjuntores versus Fusíveis mas sim disjuntores onde é mais necessário e fusíveis onde se possa dispensar o uso de disjuntores.

11-Fusível vs Disjuntor



Pergunta Problema: Qual é o Sistema de Protecção

associado à Distribuição de Energia na FEUP e qual

é a sua eficácia?

A entrada de energia no posto de transformação (PT) é à voltagem de 15000V, e o transformador baixa a tensão para 400V (trifásicos) ou seja 230V monofásicos para melhor rendimento. A FEUP usa em grande maioria disjuntores de vácuo de média tensão como sistema de segurança, pois existiu capacidade financeira para suportar um investimento assim, passando à frente da tal “parceria” disjuntor-fusível que era esperada, sendo os poucos fusíveis presentes utilizados por exemplo para sinalizar se as três fases estão ligadas.

Este sistema é dispendioso mas extremamente eficaz, e os disjuntores têm outra particularidade: para aceder aos transformadores e necessário uma chave, estando esta presa aos disjuntores e sendo que a única forma de a retirar e desligando os mesmo, cortando assim a energia aos transformadores de modo a quem aceder aos mesmo esteja perfeitamente seguro.

Disjunto

12- Esquema da rede eléctrica na FEUP (representação do disjuntor no esquema)

13-Transformador da Central da FEUP 14- Central da FEUP



Conclusão:

Os Sistemas de Segurança são essenciais a qualquer circuito eléctrico, pois não há redes livres de erros e quando estes acontecem devemos estar protegidos o melhor possível, de modo a não danificar nada nem a magoar ninguém.

A Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto adoptou um óptimo sistema de segurança, revelando um investimento pensado e apoiado tecnologicamente ao mais alto nível.

Como ficamos a saber na visita a um posto de transformação da FEUP, existem mais postos localizados estrategicamente pela área da Faculdade junto dos locais de maior necessidade para obter um maior rendimento energético, manifestando uma eficácia notável em todo o maneamento e processamento de energia.



Bibliografia: Wikipédia.2009.http://pt.wikipedia.org/wiki/Disjuntor (acedido em 5 de Outubro de 2009) Eletronica.2007. www.electronica-pt.com/index.php/ (acedido em 5 de Outubro de 2009) HSW International, Inc. 1998.www.ciencia.hsw.uol.com.br/redes-eletricas10.htm (acedido 5 de Outubro de 2009) Matos, Manuel António. 1996.Noções de dimensionamento de canalizações eléctricas. paginas.fe.up.pt/~mam/dimensionamento.pdf (acedido 5 de Outubro de 2009) Universidade Aberta. 2002. http://www.univ-ab.pt/formacao/sehit/curso (acedido 06 October 2009) <riscos eléctricos><tensão eléctrica> NDS engenharia LTDA. 2009. http://www.ndsengenharia.com.br/servicos.htm (acedido 7 de Outubro de 2009) Marshall Brain. 1998. "HowStuffWorks - Como funcionam as redes eléctricas". Publicado em 01 de Abril de 2000 (actualizado em 09 de Abril de 2008) http://ciencia.hsw.uol.com.br/redes-eletricas10.htm (acedido em 08 de Outubro de 2009)

http://pt.wikipedia.org/wiki/Disjuntor

distribuição de energia eléctrica na feupprojfeup/cd_2009_10/relatorios/r324.pdf · os...

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