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LISTA DE EXERCÍCIOS INTRODUÇÃO AO ESTUDO DE FALTAS
1. O que é falta? Qual a diferença entre falha e defeito?
2. Conceitue curto circuito e apresente os efeitos da corrente de curto circuito
3. O que pode ocorrer com uma chave seccionadora com as seguintes
especificações: corrente suportável de curta duração de 10 KA e um valor
de crista da corrente suportável de curta duração de 26 KA, se for
submetida a uma corrente de curto circuito de 12 KA e um valor de pico
máximo de 24 KA?
4. O que pode ocorrer com uma chave seccionadora com as seguintes
especificações: corrente suportável de curta duração de 10 KA e um valor
de crista da corrente suportável de curta duração de 26 KA se for
submetida a uma corrente de curto circuito de 9 KA e um valor de pico
máximo de 27 KA?
5. O que é uma falta simétrica? E assimétrica?
6. Dê exemplos de causas de faltas. Explique como uma descarga
atmosférica pode causar uma falta num sistema elétrico.
7. Explique como uma manobra incorreta pode produzir um curto circuito. Dê
exemplos.
8. Dê exemplos de uma falta temporária?
9. Como um curto circuito pode ser a causa de um incêndio?
10. Dê exemplos de como um curto circuito pode ocorrer numa instalação
elétrica.
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11. Apresente a equação geral da corrente de curto circuito num dado ponto de
um sistema elétrico? Apresente as componentes AC e DC e cada termo da
equação de curto circuito.
12. O que é responsável pelo aparecimento da componente DC na corrente de
curto circuito?
13. Por que a componente DC é diferente nas três fases? Quando a
componente DC é nula num curto circuito?
14. Explique como se obtém o valor de pico máximo da corrente de curto
circuito cuja equação foi respondida na questão 11. Que fatores
influenciam esse valor de pico máximo?
15. Como se obtém a componente DC máxima na ocorrência de um curto
circuito?
16. Analise o gráfico da corrente de curto circuito num circuito RL apresentado
na Figura 1 e explique como se pode obter IS. Apresente as equações das
envoltórias.
Figura 1 – Corrente de curto circuito
17. O valor de pico da corrente de curto circuito IS pode ser obtido a partir do
cálculo da componente alternada da corrente de curto circuito ICC pela
seguinte equação :
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CCS I.2.I χ=
Determine a equação do parâmetro ҳ. Esse parâmetro depende da relação
X/R? Obtenha o parâmetro ҳ e compare com os valores obtidos no gráfico
mostrado na Figura 2.( Fonte: Livro de Instalações Elétricas da COLEÇÃO
SIEMENS volumes 1 e 2)
Figura 2 – Parâmetros m e n
18. Como se comportam os motores síncronos durante os curtos circuitos? E
os motores de indução trifásicos?
19. Explique a que parâmetro da equação da corrente de curto circuito está
associado o efeito térmico da corrente de curto circuito.
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20. Explique a que parâmetro da equação da corrente de curto circuito está
associado o efeito dinâmico da corrente de curto circuito.
21. O curto circuito num dado ponto do sistema elétrico é um fenômeno
transitório ou de regime permanente? Explique
22. O que é corrente assimétrica de curto circuito? E falta assimétrica?
23. Um capacitor contribui para o curto circuito?
24. Conceitue constante de tempo. Quanto tempo dura a componente DC da
corrente de curto circuito? Quanto maior a indutância, maior é a duração da
componente DC?
25. Qual o tipo de curto circuito é o que mais ocorre? E o que menos ocorre,
qual é?
26. Qual o componente dos sistemas elétricos mais sujeito a ocorrência da
faltas?
27. Cite exemplos de faltas série.
28. Explique o sentido da força entre dois barramentos A e B, percorridos por
correntes de valores iA e iB de mesmo sentido.
29. Qual o impacto da componente DC nos efeitos térmicos e dinâmicos da
corrente de curto circuito? É importante considerar a componente DC?
Explique.
30. Qual a diferença entre um curto sólido ou franco e um curto através de um
arco elétrico?
31. Por que a contribuição de um motor de indução para o curto dura apenas
alguns ciclos?
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32. O que é corrente de curto circuito presumida num sistema elétrico?
33. Considere o trecho de um sistema elétrico industrial mostrado na Figura 3,
especifique qual deve ser a bitola mínima de um cabo de baixa tensão de
condutores de cobre com isolação em PVC para suportar os valores das
correntes de curto circuito apresentados na Tabela 1. O sistema elétrico é
alimentado em 13,8 KV na alta tensão e o transformador é de 300 KVA,
13,8 KV/380V, Dyn1 e a tensão de operação na baixa tensão é de 380 V.
MED
IÇÃ
O
PDE
50/51
QDG
T1
C1
Icc =12,4 KA
Icc =8,4 KA
Icc = 495,6 A
Figura 3 – Sistema elétrico industrial
Tabela 1 – Valores de curto circuito máximos presumidos
PONTO CORRENTE DE CURTO CIRCUITO
PRESUMIDA MÁXIMA FASE
PDE 495,6 A - 81,50 QDG 12,4 KA - 76,20 QDI 8,4 KA -64,30
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Figura 4 – Suportabilidade a curto circuito
Figura 5 – Temperaturas limites da isolação dos cabos
34. Qual deve ser a corrente suportável de curta duração e o valor de crista da
corrente suportável de curta duração que a chave seccionadora deve ser
especificada para suportar os valores da corrente presumida máxima de
curto circuito apresentados na Figura 3?
35. Apresente o significado das seguintes grandezas que são dados de placa
de um disjuntor de alta tensão: corrente nominal, tensão nominal, tempo de
interrupção nominal, capacidade de interrupção nominal.
36. Explique as fases envolvidas desde a ocorrência de uma falta num sistema
elétrico até a completa eliminação dela pela abertura do disjuntor.
Apresente essas fases para um disjuntor com acionamento de mola. Use a
Figura 6 como apoio.
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Figura 6
Figura 7
37. Explique que tempos estão incluídos no tempo de eliminação de uma falta
num dado sistema elétrico. Use a Figura 7 como apoio.
38. Qual o tempo mínimo de atuação da proteção? O que é o tempo de arco?
E o tempo de separação dos contatos?
39. Obtenha o valor eficaz da corrente de curto circuito considerando a
componente DC num dado tempo t0. Use a corrente de curto circuito dada
pela seguinte equação:
)(sen.e.I.2)wt(sen.I.2)t(i Lt.R
CCCCCC θ−α−θ−α+=−
40. O esforço térmico provocado pela corrente de curto circuito depende da
duração e da intensidade da corrente de curto-circuito, a qual diminui de
um valor máximo (pico da corrente assimétrica de curto-circuito para um
valor de regime permanente). Conhecendo-se os valores da ICC assimétrico
(eficaz) e o tempo de operação da proteção pode-se determinar a seção do
condutor conveniente para suportar os efeitos térmicos da corrente de
curto-circuito. A Figura 2 nos possibilita determinar o valor médio da
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corrente de curto-circuito entre os valores assimétrico e simétrico, através
dos fatores m e n. As curvas para determinação dos fatores m e n,
necessitam do conhecimento do tempo de duração desde o início do
defeito até a interrupção do disjuntor. Para o fator m existem indicadas no
gráfico várias curvas, correspondendo cada uma ao fator de assimetria ou
de impulso (fi), o qual depende da relação R/X envolvida na falta. Para o
fator n existem curvas definidas pela relação entre a corrente eficaz inicial
de curto circuito e a corrente de regime permanente de curto circuito.
Compare o valor obtido na questão anterior com o obtido usando a fig
através da seguinte equação:
nmI)t(I CCCCA +=