te039-aula-17---protecao-contra-sobretensoes-aterramento

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Noções de Eletrotécnica – (TE039)
Aula 17 - Proteção contra 
sobretensões e Aterramento
P R O F. D R . S E B A S T I Ã O R I B E I R O J Ú N I O R
introdução
NBR 5410 Item 4.1.5
As pessoas, os animais e os bens devem ser protegidos contra as consequências
prejudiciais de ocorrências que possam resultar em sobretensões, como faltas
entre partes vivas de circuitos sob diferentes tensões, fenômenos atmosféricos
e manobras.
Ressarcemento
Sobretensões
• Apresentam distorções harmônicas provocadas pela saturação 
de elementos não lineares do Sistema (transformadores).
Características
• Natureza oscilatória
• Frequência de oscilação igual ou próxima da frequência do 
Sistema
• Longa duração 
• Fracamente amortecidas ou não amortecidas 
• Comparadas com os surtos de manobra e sobretensões
atmosféricas
Perturbações na forma de onda de energia
Perturbações com fenómeno temporal > 200 ms
- Sobretensões permanentes: São sobretensões que atingem valores superiores 
a 110% da tensão nominal podem ocorrer na troca do condutor de neutro pelo 
condutor de fase. 
- Harmónicas: São distorções na forma de onda, neste caso na forma de onda da 
tensão. Estas perturbações surgem devido ao tipo de cargas instaladas 
consideradas como cargas não lineares.
- Micro-cortes: São perturbações na forma de onda, que são conhecidas por 
interrupções momentâneas do fornecimento de energia
Sobretensões
Perturbações com fenómeno temporal < 100ms
Uma das perturbações transitórias mais comuns são as sobretensões
transitórias. Estas são caracterizadas por uma distorção da forma de
onda de tensão em forma de impulso, que por vezes, alcança valores
muito elevados na ordem de grandeza de alguns kV, mas com curta
duração de apenas alguns µs.
Sobretensões
Origens das sobretensões
Perturbações com fenómeno temporal < 100 ms
A principal causa das sobretensões transitórias, além de
comutação de grandes cargas e de operações nas redes de
transporte de energia são as descargas atmosféricas.
Tipos de sobretensões podem ser gerados:
• Sobretensão por aumento do potencial da terra;
• Sobretensões por condução;
• Sobretensões induzidas.
Origens das sobretensões
Sobretensão por aumento do potencial da terra (indireta) 
Após uma descarga direta na terra o potencial aumenta. 
Origens das sobretensões
Sobretensões por condução (direta)
Descarga na linha aérea de alimentação de energia. 
Origens das sobretensões
Sobretensões induzidas (indireta)
Descarga na proximidade da instalação. 
Sobretensão por indução electromagnética. 
Vídeo ilustrativo
https://www.youtube.com/watch?v=J042Ni0vogA
Sobretensões
https://www.youtube.com/watch?v=J042Ni0vogA
Principios de ocorrencia
Sobretensões
Principios de proteção
Sobretensões
Seleção dos limitadores de sobretenção (DPS).
a) Tensão nominal da instalação;
b) Nível de isolamento da instalação;
c) Tipo de ligação do limitador de sobretensões;
d) Valor máximo da energia dissipada.
Sobretensões
Nível de protecção
Quadros 44B e 44C das Regras Técnicas de Instalações de Baixa Tensão (RTIEBT)
Sobretensões
Onda de impacto
Sobretensões
https://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjpr-XX-fLMAhVJqh4KHbhwAbQQjRwIBw&url=https://es.wikipedia.org/wiki/Explosi%C3%B3n_s%C3%B3nica&psig=AFQjCNEUsCEOdqc8DvK82UD_rSJCzBK85Q&ust=1464187481258342
https://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Mach
Onda de impacto
Para além de conhecer o nível Up (Tensão do transitório) é
necessário saber que tipo de onda de impacto irá surgir na instalação
e consequentemente, no limitador, por forma a assegurar que a
opção tomada garanta a segurança da instalação.
Sobretensões
Onda de impacto
Sobretensões
Onda de impacto
Sobretensões
Proteção contra Sobretensões
Os limitadores de sobretensão protegem contra as sobretensões
transitórias que podem provocar a deterioração dos
equipamentos eléctricos e a destruição dos componentes
electrónicos dos receptores.
Tipos de Limitadores: 
• Protecção geral;
• Proteção fina.
Tipos de Limitadores: Proteção geral.
Limitadores com uma capacidade de escoamento elevada ou média,
compatível com a corrente de descarga à terra previsível. O nível de protecção
tem que estar adequado à protecção de produtos da categoria I até IV.
Desta forma a escolha do limitador deverá ser do tipo 1 ou 2, o que
representa a protecção para a onda de impacto 10/350 µs e/ou 8/20 µs.
Proteção contra Sobretensões
Tipos de Limitadores: Proteção fina.
Limitadores com nível de protecção reduzido (Up≤1000V), por forma a limitar
as cristas das sobretensões e proteger os receptores mais sensíveis.
Desta forma a escolha do limitador deverá para um tipo de produto que tenha
uma resposta adequada à protecção para a onda de impacto 8/20 µs e/ou
1,2/50 µs.
Proteção contra Sobretensões
Dispositivos de proteção
Protetor contra surtos de tensão plugável, conforme tipo 2/classe II, para redes de 
fornecimento de energia trifásicas com N e PE separados (sistema de 5 condutores: L1, L2, L3, 
N, PE), com contato de sinalização remota.
Proteção contra Sobretensões
Dispositivos que não protegem
- Filtros de linha
Proteção contra Sobretensões
Dispositivos que não protegem
- Estabilizador
Corrige pequenas 
oscilações da rede
Proteção contra Sobretensões
Dispositivos que não protegem
- Disjuntor
Curto-circuito
Efeito térmico 
Proteção contra Sobretensões
Dispositivos que não protegem
- Aterramento
Contato 
Carcaça do equipamento
Proteção contra Sobretensões
Introdução
Em Física, um terra elétrico é um sistema idealizado, capaz de
fornecer ou absorver a quantidade de carga elétrica (partículas
carregadas) que se fizer(em) necessária(s) à situação sem alterar
quaisquer de suas propriedades elétricas, mostrando-se sempre
eletricamente neutro ao ambiente que o cerca.
Em um contexto Ideal
Aterramento elétrico
Em instalações da rede elétrica, um aterramento elétrico descreve
um fio ligado diretamente à terra. O fio de aterramento é geralmente
colocado no corpo dos equipamentos de metal interligado a um
aterramento.
A finalidade do fio é desviar o excesso de corrente elétrica do
equipamento, evitando sobrecargas.
Aterramento elétrico
O aterramento elétrico tem três funções principais:
• Proteger o usuário do equipamento das descargas atmosféricas, através
da viabilização de um caminho alternativo para a terra, de descargas
atmosféricas;
• “ Descarregar” cargas estáticas acumuladas nas carcaças das máquinas
ou equipamentos para a terra;
• Facilitar o funcionamento dos dispositivos de proteção (fusíveis,
disjuntores, etc. ), através da corrente desviada para a terra.
Definições : Terra, Neutro, e Massa
TERRA - O solo terrestre é um semicondutor de eletricidade. 
Em certas situações, qualquer corpo que esteja em conexão com a terra terá o 
potencial desta, ou seja, não haverá diferença de potencial entre eles (corpo e 
terra), de modo que, não haverá circulação de corrente de um para o outro.
Se um corpo estiver carregado ou sob um potencial diferente da terra, ao ser 
colocado em contato com ela, ele se descarrega. 
Em outras palavras, adquire o mesmo potencial elétrico que a Terra que, por 
convenção é de 0 volts. 
Definições : Terra, Neutro, e Massa
NEUTRO - Um dos condutores de energia da empresa distribuidora
é ligado à terra.
No local onde a energia elétrica é gerada, ao longo das torres de
distribuição, nas subestações e nos transformadores de rua há uma
ligação desse condutor até o solo. Esse condutor é denominado de
neutro.
Definições : Terra, Neutro, e Massa
MASSA - Se o neutro ou o terra for ligado a um chassi de um
aparelho de modo que esse chassi de metal sirva como um
condutor de corrente, esse chassi será chamado de massa.
Na maioria dos casos, a MASSA de um aparelho coincide com o
terra e o neutro, o que significa que se for tocada nada acontece
em termos de choque.
Definições : Terra, Neutro, e Massa
Ligação de um computador (PC)a rede elétrica.
Tipos de Aterramento
Na NBR 5410 os itens 6.3.3.1.1, 6.3.3.1.2, e 6.3.3.1.3 referem-se aos possíveis
sistemas de aterramento que podem ser feitos.
• Esquema TN
• Esquema TT
• Esquema IT
Os três sistemas da NBR 5410 mais utilizados são:
• Sistema TN-S
• Sistema TN-C
• Sistema TT
Tipos de Aterramento
Símbolos
Tipos de Aterramento
Classificação dos esquemas de aterramento é utilizada a seguinte simbologia
- primeira letra – Situação da alimentação em relação à terra:
• T = um ponto diretamente aterrado;
• I = isolação de todas as partes vivas em relação à terra ou aterramento de um ponto através de 
impedância;
- segunda letra – Situação das massas da instalação elétrica em relação à terra:
• T = massas diretamente aterradas, independentemente do aterramento eventual de um ponto da 
alimentação;
• N = massas ligadas ao ponto da alimentação aterrado (em corrente alternada, o ponto aterrado é 
normalmente o ponto neutro);
- outras letras (eventuais) – Disposição do condutor neutro e do condutor de proteção:
• S = funções de neutro e de proteção asseguradas por condutores distintos;
• C = funções de neutro e de proteção combinadas em um único condutor (condutor PEN).
Tipos de Aterramento
Sistema TT
Esse sistema é o mais eficiente de todos. Na figura observamos que o neutro é aterrado logo na
entrada e segue (como neutro) até a carga (equipamento). A massa do equipamento é aterrada
com uma haste pró-pria, independente da haste de aterramento do neutro.
Tipos de Aterramento
Sistema TN-S
Na figura temos o secundário de um transformador (cabine primária trifásica) ligado em Y. O
neutro é aterrado logo na entrada, e levado até a carga. Paralelamente, outro condutor
identificado como PE é utilizado como fio terra, e é conectado à carcaça (massa) do
equipamento.
Tipos de Aterramento
Sistema TN-C
Tipos de Aterramento
Sistema TNC-S
Tipos de Aterramento
Sistema IT
- Continuidade (mantém o circuito em funcionamento quando submetido ao primeiro 
defeito);
- Emprego de dispositivos e técnicas especiais para a sinalização e localização do 
primeiro defeito.
Procedimentos de Aterramento
• A resistividade do solo
• tipo do solo
• geometria
• constituição da haste de aterramento
• Modelos de distribuição das hastes
Fatores que influenciam o valor da resistência do aterramento:
Procedimentos de Aterramento
Devido a incerteza e a dificuldade na obtenção dos dados, é suficiente que o
dimensionamento do aterramento forneça, no minimo as seiguintes indicações:
• Os materiais a utilizar
• A geomotria do eletrodo
• A locação no terreno
Procedimentos de Aterramento
Eletrodos de Aterramento
• Dependendo da química do solo (quantidade de água, salinidade,
alcalinidade, etc.), mais de uma haste pode se fazer necessária para nos
aproximarmos desse valor.
Possibilidades de Tratamento: 
• tratamento químico do solo
• agrupamento de barras em paralelo
Eletrodos de Aterramento
• A haste de aterramento normalmente são feitas de uma alma de aço
revestida de cobre.
• Seu comprimento pode variar de 1,5 a 4,0m. As de 2,5m são as mais
utilizadas, pois diminuem o risco de atingirem dutos subterrâneos em sua
instalação.
• O valor ideal para um bom aterramento deve ser menor ou igual a 5Ω.
Eletrodos de Aterramento
Os materiais necessários para aterramento 
residencial são:
• Caixa de inspeção.
• Haste de aterramento de aço cobreado com 
diâmetro mínimo de 5/8” (15 mm),
revestida de cobre pelo processo de deposição 
eletrolítica com camada mínima
de 0,254 mm (alta camada) e mínimo de 2,40 m de 
comprimento
• Conectores do tipo cabo haste ou grampo.
• Condutor na cor verde-amarelo ou verde.
• terminal à pressão. 
Eletrodos de Aterramento
Os fios de proteção nas cores verde ou verde-amarelo deve ser instalado de acordo com a NBR 5410.
REVISÃO
DPS
ATERRAMENTO