2 2 –– Materiais e Equipamentos ElMateriais e Equipamentos Eléétricos tricos –– CapCapíítulo 9 tulo 9 –– Mamede Mamede

Ø De modo geral para a especificação de materiais e equipamentos, é necessário conhecer:

• Tensão nominal;

• Corrente Nominal;

• Frequência nominal;

• Potência nominal;

• Tensão suportável de impulso;

• Capacidade de corrente de curto-circuito.

Ø Exemplos:

1.Motor 50 cv, 380 V, IV pólos, 68,8 A, relação Inp/In=6,4, rotor bloqueado 12s, do tipo rotor em curto-circuito (gaiola), ;

2.Transformador trifásico de 750 kVA, tensão nominal primária 13.800 V, tensão nominal secundária 380V/220V, com derivações 13.800/13.200/12.600, ligação delta/estrela aterrado, impedância percentual 5,5 %, frequência 60 Hz, tensão suportável de impulso 95 kV;

1

2 2 –– Materiais e Equipamentos ElMateriais e Equipamentos EléétricostricosDiagrama

Unifilar Ø Especificações do Sistema:

• Tensão Nominal Primária: 13,8 kV;

• Tensão Nominal Secundária: 380 V;

• Tensão de Fornecimento: 13,8 kV;

• Potência simétrica de curto-circuito no ponto de entrega (A): 250 MVA;

• Tensão suportável de impulso: 95 kV;

• Tensão máxima de operação entre fase e terra: 12 kV;

• Capacidade de Transformação: 2x750 MVA;

• Corrente de curto-circuito simétrica na Barra B: 40 kA;

• Corrente de curto-circuito simétrica na Barra C: 20 kA;

2

2 2 –– PPáárara--RaioRaio de Distribuide Distribuiçção (1)ão (1) 3

2 2 –– Chave FusChave Fusíível de Distribuivel de Distribuiçção (2)ão (2) 4

2 2 –– Terminal PrimTerminal Primáário, Terminario, Terminaçção ou ão ou MuflaMufla (3)(3) 5

2 2 –– Transformador de Corrente (TC) (5)Transformador de Corrente (TC) (5)Marcas de Polaridade Chave p/ Curto-Circuito

Medição

• Amperímetros, medidores de energia:

kWh, kVArh;

• Classe de exatidão: 0,2-0,3-0,6-1,2;

Indicações:

• Faturamento: 0,3

• Medição p/ custos: 0,6

• Medidas (A): 1,2

Proteção• Relés de proteção;

• Classe de Exatidão: 5 ou 10 (erro %);

• Classes A: reatâncianão desprezada; B: Desprezada.

• Fator de Sobrecorrente

6

2 2 –– Transformador de Corrente (TC) (5)Transformador de Corrente (TC) (5) 7

ØTipos de TCs:

2 2 –– Transformador de Corrente (TC) (5)Transformador de Corrente (TC) (5)

p

s

IRTC

I=

ØRelação de Transformação:

csnp

s

IIF

=

ØFator de Sobrecorrente (proteção):

Ip: Corrente primária (A)

Is: Corrente secundária (A)

Inp: Corrente nominal primária do TC (A)

Ics: Corrente de curto-circuito trifásica simétrica (A)

Fs: Fator de sobrecorrente

NBR 6856-saturação somente com 20 vezes a corrente nominal do TC -> Fs=20

Geralmente a corrente nominal secundária é padronizada para 5

A

8

ØExemplo de Aplicação 2.1: Considere a proteção de sobrecorrente no primário de um transformador de 2500 kVA – 13.800/380V onde se utiliza um TC de alimentação para proteção. A corrente de curto-circuito máxima no primário do transformador é de 4000A. Escolha a RTC adequada para as condições do exemplo. Calcule a corrente de curto-circuito máxima no secundário do TC.

2 2 –– Transformador de Corrente (TC) (5)Transformador de Corrente (TC) (5) 9

2 2 –– Transformador de Potencial (TP) (6)Transformador de Potencial (TP) (6)

p

s

VRTP

V=

ØRelação de Transformação:Vp: Tensão primária (A)

Vs: Tensão secundária (A)

Tensão primária é a nominal do sistema e a secundária

geralmente é 115V

10

Não pode ficar emcurto-circuito no

secundário

Icc >> In

2 2 –– Chave Seccionadora PrimChave Seccionadora Primáária (8)ria (8)Ø São fabricadas para interrupção do circuito com carga ou sem carga.

11

2 2 –– RelReléé PrimPrimáário de Mrio de Méédia Tensão (9)dia Tensão (9)Ø Relés de sobrecorrente do tipo eletromecânico, eletrônico(estático) ou microprocessado (numérico).

• Todas as funções de sobrecorrente supervisionam a correntedo circuito onde o relé está alocado, comandando abertura(sinal de trip) de disjuntor quando esta corrente ultrapassa um valor pré-fixado (corrente de pick-up).

• Possuem uma unidade instantânea (50) e temporizada (51) para atuação em sobrecarga ou curto-circuito.

• Características de tempo de atuação:§Função 50/50N: a operação se completa em um intervalo de tempo muito curto, após a ocorrência de sobrecorrentes e, praticamente, independe de suas variações. Não há retardo de tempo propositalmente incluído na sequência detecção-operação;§Função 51/51N - tempo definido: o tempo de atuação, neste caso, independe do valor da corrente;§Função 51/51N - tempo inverso: o tempo de operação éinversamente proporcional ao valor da corrente;§Função 51/51N - tempo muito inverso: são relés que apresentam variações mais acentuadas das características do tempo de atuação com a corrente de atuação.

12

Características – 51/51N

2 2 –– Disjuntor de Potência Disjuntor de Potência –– MMéédia Tensão (10)dia Tensão (10)Ø Interrupção de altas correntes de curto-circuito através da extinção do arco em câmara fechada. Tipos:

§ A grande volume de óleo;

§ A pequeno volume de óleo;

§ A vácuo;

§ A hexafluoreto de enxofre (SF6).

Grande volume de óleo

Pequeno volume de óleo

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2 2 –– FusFusíível Limitador de Corrente vel Limitador de Corrente –– MMéédia Tensão (11)dia Tensão (11)

Ø Possuem boa característica para interrupçãode correntes de curto-circuito, mas desempenhoruim para correntes de sobrecarga.

Sobrecarga Curto-circuito

600 6000

14

Normal

200

2 2 –– FusFusíível Limitador de Corrente vel Limitador de Corrente –– MMéédia Tensão (11)dia Tensão (11) 15

2 2 –– Disjuntor de Baixa Tensão (14)Disjuntor de Baixa Tensão (14)

1. Alavanca de acionamento (estado do disjuntor-on/off);

2. Mecanismo atuador – separação fonte/carga;

3. Contatos;

4. Terminais (fonte/carga);

5. Elemento bimetálico;

6. Parafuso para calibração da corrente de atuação (sobrecarga);

7. Bobina/solenóide – elemento magnético (curto-circuito);

8. Câmara de extinção de arco.

Ø Tipos:

§ Disjuntores Termomagnéticos (interrupção de correntes de sobrecarga e curto-circuito).

§Disjuntores somente térmicos (interrupção de correntes de sobrecarga).

§Disjuntores somente magnéticos (interrupção de correntes de curto-circuito).

§Disjuntores limitadores de corrente.

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2 2 –– Disjuntor de Baixa Tensão (14)Disjuntor de Baixa Tensão (14)Ø Disjuntor com disparador térmico simples

Ø Disjuntor com disparador térmico compensado

17

2 2 –– Disjuntor de Baixa Tensão (14)Disjuntor de Baixa Tensão (14)Ø Disjuntor com disparador termomagnético não compensado

Ø Disjuntor com disparador termomagnético compensado

18

2 2 –– FusFusíível de Baixa Tensão (17)vel de Baixa Tensão (17)Ø Tipo NH e Diazed (diferenças na curva característica de atuação – tempo x corrente.

§ Utilizados principalmente para limitação de correntes de curto-circuito (redução da capacidade de ruptura do disjuntor)

19

2 2 –– ContatorContator MagnMagnéético (19) e Reltico (19) e Reléé BimetBimetáálicolico de Sobrecarga (20)de Sobrecarga (20)

Relé térmico de sobrecarga

20

Bobina do Contator

Relé Bimetálico de Sobrecarga

Bobina A1-A2Circuito de

Força L1-L2-L3

Circuito de Força T1-T2-T3

Contato auxiliar – NA ou NF

2 2 –– ContatorContator MagnMagnéético (19) e Reltico (19) e Reléé BimetBimetáálicolico de Sobrecarga (20)de Sobrecarga (20) 21

DIAGRAMAS

Fase R

Fase S

L

D

C

NA

Diagrama de Controle Diagrama de Força

M

C

CHAVE BÓIA

ESQUEMA DA CHAVE BÓIA

DIAGRAMA DE FORÇA

DIAGRAMA DE COMANDO

ACIONAMENTO MANUAL E AUTOMÁTICO

ACIONAMENTO LOCAL E A DISTÂNCIA

2 2 –– ContatorContator MagnMagnéético (19) e Reltico (19) e Reléé BimetBimetáálicolico de Sobrecarga (20)de Sobrecarga (20)Ø Especificação – Contator/Relé bimetálico

29

2 2 –– MMéétodos de Partida de Motores todos de Partida de Motores –– Exemplo de AutomaExemplo de Automaççãoão

Circuito de força

ChaveEstrela-Triângulo

Redução da tensão nos enrolamentos do motor e a consequente redução da corrente de linha

na partida do MIT

30

S

R1

C1

C1

C1

S/N

CR1

Td1

CTd1

Circuito de Comando

2 2 –– MMéétodos de Partida de Motores todos de Partida de Motores –– Exemplo de AutomaExemplo de Automaççãoão 31

Classe de Isolação: Maior temperatura que o material pode suportar continuamente sem que seja afetada a sua vida útil (norma NBR 17094-1:2008) : A-105oC; B-130oC; E-120oC; F-155oC; H-180oC.

Ø Dados de Placa Típico de um MIT (Motor de Indução Trifásico)

3,46

2 2 –– MMéétodos de Partida de Motores todos de Partida de Motores –– Exemplo de AutomaExemplo de Automaççãoão 32

Ø Exemplo de Aplicação 2.1: Considere um motor 3Φ de IV pólos, Vn=380 V, Pn=200 cv, cosφ =0,87, η=95%, Ip/In=6,9. Determinar as tensões e correntes no motor e na linha (rede) na partida considerando dois métodos de partida:

a)Estrela-Triângulo;

b)Chave compensadora com TAP de 65% e 80%;

Ø Exemplo de Aplicação 2.2: Considere um motor de II pólos, Vn=380 V, Pn=1 cv, In=1,9 A, Ip/In=6,2. Determinar as tensões e correntes no motor e na linha (rede) na partida considerando dois métodos de partida:

a)Estrela-Triângulo;

b)Chave compensadora com TAP de 50% e 65%;

Chave CompensadoraCircuito de forçaCircuito de Comando

2 2 –– MMéétodos de Partida de Motorestodos de Partida de Motores 33

Método Partida

Vantagens Desvantagens

Partida Direta

Custo reduzido e simplicidade - Utilizada para pequenos motores (Pnm < 5cv- Não empregada em cargas que necessitam de acionamento lento e progressivo

Estrela-triângulo

-Custo reduzido- Elevado número de manobras- Corrente de partida reduzida a 1/3 da de partida nominal- Baixas quedas de tensão durante a partida- Dimensões reduzidas

-Aplicação específica a motores com dupla tensão nominal e que disponham de pelo menos seis terminais acessíveis- Conjugado de partida reduzido a 1/3 do nominal- A tensão da rede deve coincidir com a tensão em triângulo do motor- O motor deve alcançar, pelo menos, 90% de sua velocidade de regime para que, durante a comutação, a corrente de pico não atinja valores elevados, próximos, portanto, da corrente de partida com acionamento direto

Chave compensadora

- Na derivação 65%, a corrente de partida na linha se aproxima do valor da corrente de acionamento, utilizando chave estrela-triângulo- A comutação da derivação de tensão reduzida para a tensão de suprimento não acarreta elevação da corrente, já que o autotransformador se comporta, neste instante, como uma reatância que impede o crescimento da corrente- Variações gradativas de tape para adequar a tensão ao sistema de fornecimento

- Custo superior ao da chave estrela-triângulo;- dimensões normalmente superiores às chaves estrela-triângulo, acarretando o aumento no volume dos CCMs.