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2 – Materiais e Equipamentos Elétricos – Capítulo 9 – Mamede 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. 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 – Materiais e Equipamentos Elétricos Diagrama Unifilar 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 – Pára-Raio de Distribuição (1) 3 2 – Chave Fusível de Distribuição (2) 4 2 – Terminal Primário, Terminação ou Mufla (3) 5 2 – 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: reatância não desprezada; B: Desprezada. • Fator de Sobrecorrente 6 2 – Transformador de Corrente (TC) (5) 7 Tipos de TCs: 2 – Transformador de Corrente (TC) (5) p s I RTC I Relação de Transformação: cs np s II F Fator 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 2 – Transformador de Corrente (TC) (5) 9 2 – Transformador de Potencial (TP) (6) p s V RTP V Relação 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 em curto‐circuito no secundário Icc >> In 2 – Chave Seccionadora Primária (8) São fabricadas para interrupção do circuito com carga ou sem carga. 11 2 – Relé Primário de Média Tensão (9) Relés de sobrecorrente do tipo eletromecânico, eletrônico (estático) ou microprocessado (numérico). • Todas as funções de sobrecorrente supervisionam a corrente do 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 é inversamente 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 – Disjuntor de Potência – Média Tensão (10) 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 13 2 – Fusível Limitador de Corrente – Média Tensão (11) Possuem boa característica para interrupção de correntes de curto‐circuito, mas desempenho ruim para correntes de sobrecarga. Sobrecarga Curto‐circuito 600 6000 14 Normal 200 2 – Fusível Limitador de Corrente – Média Tensão (11) 15 2 – 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. 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. 16 2 – Disjuntor de Baixa Tensão (14) Disjuntor com disparador térmico simples Disjuntor com disparador térmico compensado 17 2 – Disjuntor de Baixa Tensão (14) Disjuntor com disparador termomagnético não compensado Disjuntor com disparador termomagnético compensado 18 2 – Fusível de Baixa Tensão (17) 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 – Contator Magnético (19) e Relé Bimetálico de Sobrecarga (20) Relé térmico de sobrecarga 20 Bobina do Contator Relé Bimetálico de Sobrecarga Bobina A1‐A2 Circuito de Força L1‐L2‐L3 Circuito de Força T1‐T2‐T3 Contato auxiliar – NA ou NF 2 – Relé Bimetálico de Sobrecarga (20) 21 Relé Bimetálico de Sobrecarga 2 – Contator Magnético (19) e Relé Bimetálico de Sobrecarga (20) 22 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 – Contator Magnético (19) e Relé Bimetálico de Sobrecarga (20) Especificação – Contator/Relé bimetálico 30 2 – Métodos de Partida de Motores – Exemplo de Automação Circuito de força Chave Estrela‐Triângulo Redução da tensão nos enrolamentos do motor e a consequente redução da corrente de linha na partida do MIT 31 2 – Métodos de Partida de Motores – Exemplo de Automação Circuito de força Chave Estrela‐Triângulo Redução da tensão nos enrolamentos do motor e a consequente redução da corrente de linha na partida do MIT 32 FAÇA o diagrama correto !!!!! Considerando: Enrolamento A conecatdo entre os bornes 1 e 5 Enrolamento B conectado entre os bornes 2 e 4 Enrolamento C conectado entre os bornes 3 e 6 2 – Métodos de Partida de Motores – Exemplo de Automação Circuito de força Chave Estrela‐Triângulo Redução da tensão nos enrolamentos do motor e a consequente redução da corrente de linha na partida do MIT 33 S R1 C1 C1 C1 S/N CR1 Td1 CTd1 Circuito de Comando 2 – Métodos de Partida de Motores – Exemplo de Automação 34 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. Dados de Placa Típico de um MIT (Motor de Indução Trifásico) 3,46 2 – Métodos de Partida de Motores – Exemplo de Automação 35 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%; 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 Compensadora Circuito de força Circuito de Comando 2 – Métodos de Partida de Motores – Exemplo de Automação 36 Chave Compensadora Circuito de ComandoCircuito de força 2 – Métodos de Partida de Motores http://www.feis.unesp.br/#!/dee-disciplinas 37 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 compensa dora ‐ 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. 2 – Métodos de Partida de Motores http://www.feis.unesp.br/#!/dee-disciplinas 38
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