PSE - Aula 02

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Instituto Federal de São Paulo
Campus São Paulo 
Departamento de Eletrotécnica
PSE
Proteção de Sistemas Elétricos
ROGÉRIO LÚCIO LIMA 
São Paulo – Setembro de 2015
Prof. Rogério Proteção de Sistemas Elétricos
Princípios Fundamentais do Relés
Definição pela ABNT:
“ Relé - é um dispositivo por meio do qual um equipamento elétrico é operado quando se
produzem variações nas condições deste equipamento (ou no circuito ou equipamento a
ele associado).”
Classificação dos Relés
a) Quanto às grandezas físicas de atuação: Mecânicas, térmicas, óticas, etc.
b) Quanto à natureza da grandeza a que respondem: corrente, tensão, potência,
frequência, pressão, temperatura, etc.
c) Quanto ao tipo construtivo: eletromecânicos (indução), mecânicos, eletrônicos,
estáticos, etc.
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Princípios Fundamentais do Relés
Classificação dos Relés
d) Quanto à função: sobre e subcorrente, tensão, potência, direcional de corrente ou
potência, diferencial, distância.
Os relés são classificados segundo uma numeração que se normalizou para simbolizar
as funções particulares dos relés, conforme listagem a seguir:
02 – Relé de partida ou fechamento temporizado (time-delay) starting, or closing-relay).
03 – Relé de verificação ou interbloqueio (checking ou interlocking relay).
21 – Relé de distância (distance relay).
27 – Relé de subtensão (under voltage relay).
30 – Relé anunciador (annunciator relay).
32 – Relé direcional de potência (diretional power device).
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Princípios Fundamentais do Relés
Classificação dos Relés
d) Quanto à função: sobre e subcorrente, tensão, potência, direcional de corrente ou
potência, diferencial, distância.
37 – Relé de subcorrente ou subpotência (undercurrent or under power relay)
40 – Relé de campo (field relay).
44 – Relé de sequência de partida das unidades (unit sequence starting relay).
46 – Relé de reversão ou balanceamento corrente de fase (reverse phase or phase-
balance, current relay)
47 – Relé de sequência de fase de tensão (phase-sequence voltage relay).
48 – Relé de sequência incompleta (uncomplete sequence relay)
49 – Relé térmico para máquina ou transformador (machine, or transformer, thermal
relay).
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Princípios Fundamentais do Relés
Classificação dos Relés
d) Quanto à função: sobre e subcorrente, tensão, potência, direcional de corrente ou
potência, diferencial, distância.
50 – Relé de sobrecorrente instantâneo (instantaneous over current relay).
51 – Relé de sobrecorrente-tempo CA (ac time over current relay).
53 – Relé para excitatriz ou gerador CC (exciter or dc generator relay).
55 – Relé de fator de potência (power factor relay).
56 – Relé de aplicação de campo (field application relay).
58 – Relé de falha de retificação (power rectifier misfire relay).
59 – Relé de sobretensão (overvoltage relay).
60 – Relé de balanço de tensão (voltage balance relay).
61 – Relé de balanço de corrente (current balance relay).
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Princípios Fundamentais do Relés
Classificação dos Relés
d) Quanto à função: sobre e subcorrente, tensão, potência, direcional de corrente ou
potência, diferencial, distância.
62 – Relé de interrupção ou abertura temporizada (time-delay stopping or opening, relay)
63 – Relé de pressão de nível ou de fluxo, de líquido ou gás (liquid or gaz presure, level, or
flow relay).
64 – Relé de proteção de terra(ground protective relay).
67 – Relé direcional de sobrecorrente CA (ac directional overcurrent delay).
68 – Relé de bloqueio (blocking relay) ou de oscilação do sistema.
74 – Relé de alarme (alarm relay).
76 – Relé de sobrecorrente CC (dc overcurrent relay).
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Princípios Fundamentais do Relés
Classificação dos Relés
d) Quanto à função: sobre e subcorrente, tensão, potência, direcional de corrente ou
potência, diferencial, distância.
78 – Relé de medição de ângulo de fase, ou de proteção contra falta de sincronismo
(phase angle measuring or out-of-step protective relay).
79 – Relé de religamento CA(ac reclosing relay).
81 – Relé de religamento (frequency relay).
82 – Relé de religamento CC (dc reclosing relay).
83 – Relé de seleção de controle ou de transferência automática (automatic selective
control, or transfer relay).
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Princípios Fundamentais do Relés
Classificação dos Relés
d) Quanto à função: sobre e subcorrente, tensão, potência, direcional de corrente ou
potência, diferencial, distância.
85 – Relé receptor de onda portadora ou fio-piloto(carrier, or pilot-wire, receiver relay)
86 – Relé de bloqueio (blocking-out relay).
87 – Relé de proteção diferencial (differential protective relay).
91 – Relé direcional de tensão (voltage directional relay).
92 – Relé direcional de tensão e potência (voltage and power directional relay).
94– Relé de desligamento, ou de disparo livre (tripping relay).
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Princípios Fundamentais do Relés
Classificação dos Relés
e) Quanto à forma de conexão do elemento sensor: direto no circuito primário ou
através de redutores de medida (TP e TC).
f) Quanto ao tipo de fonte para atuação do elemento de controle: CA ou CC.
g) Quanto ao grau de importância: principal (51 ASA) ou intermediário (relé que
bloqueia ⇒86 ASA).
h) Quanto ao posicionamento dos contatos(quando desenergizado): normalmente
aberto ou fechado.
i) Quanto à aplicação: em geradores, transformadores, linhas de transmissão, aparelhos
em geral.
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Classificação dos Relés
j) Quanto à temporização.
• Instantâneo.
• Temporizado:
• Tempo definido.
• Tempo inverso.
• Tempo muito inverso.
• Tempo extremamente inverso.
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Relé Elementar
Considere o circuito, onde se tem U, I e a carga Z variável.
Sempre que Fe > Fm: o contato fecha um circuito auxiliar, que alimenta uma lâmpada de
alarme e o disparador de um disjuntor.
Tem-se Fe > Fm quando I excede ao valor Ia (valor de operação do relé ou picape).
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Relé Elementar
Sabe-se que a força eletromotriz (Fe) através do entreferro (δ) pode ser dada por:
Onde: I = corrente circulando na bobina do relé.
n = número de espiras da bobina do relé.
dG/dδ = variação da permanência G do entreferro, com relação à mudança do
enteferro (δ). Têm-se, em oposição:
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Relé Elementar
Conclusões:
1) O relé possui:
• Orgãos motores (bobinas).
• Orgãos antagonistas (mola, gravidade).
• Orgãos auxiliares ( contatos, amortecedores).
2) Na operação Releamento tem-se:
• Elementos sensores ou detectores (ou elemento de medida de I).
• Elemento comparador (entre Fe e Fm).
• Elemento de controle (que abre o disjuntor).
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Relé Elementar
Conclusões:
2) Na operação Releamento tem-se:
A curva ao lado mostra a variação da corrente na
bobina do relé, quando a IMPEDÂNCIA ZL DECRESCE
(isto é, quando a carga aumenta). EM
CONSEQUÊNCIA:
• O relé atua e fecha o circuito operativo, abrindo o
disjuntor e acendendo a lâmpada de sinalização
(t2)⇒Ia(corrente de atuação).
• Diminuindo a corrente, com o aumento de ZL(em
t3), alcança-se em t4, a corrente “Id”, onde a
armadura do relé rearma:
Id = corrente de rearmar.
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Relé Elementar
Conclusões:
2) Na operação Releamento tem-se:
 À relação 𝐾𝑑 =
𝐼𝑑
𝐼𝑎
denominamos: relação de recomposição, ou de rearme, de
relaxamento dropante, e, percentagem de retorno.
Em geral, 𝐾𝑑, varia entre 0,75 e 0,95.
Para o relé atual: 𝐹𝑟 = 𝐹𝑒 − 𝐹𝑚 > 0
𝐹𝑒 - característica eletromecânica da bobina ≅ 𝐾𝐼
2;
𝐹𝑚- característica mecânica da mola de restrição ≅ 𝐾𝑥;
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Princípios Fundamentais do Relés
Qualidades requeridas de um relé
a) Serem o mais simples e robustos o quanto possível.
b) Serem rápidos (estabilidade), com qualquer valor, natureza e local do defeito.
c) Terem baixo consumo de energia.
d) Terem alta sensibilidade.
e) Realizar contatos firmes (evitando-se centelhamento).
f) Manter sua regulagem (mesmo com alterações climáticas, vibrações, frequência, etc).
g) Serem baratos.
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Princípios Fundamentais do Relés
Critérios de existência de falta e seus efeitos
a) Altas correntes e quedas de tensão;
b) Variação da impedância aparente;
c) Aparecimento das componentes inversas;
d) Acentuadas diferenças de fase e/ou amplitude entre a corrente de entrada e corrente
de saída de um da rede;
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Princípios Fundamentais do Relés
Características comuns dos relés
Regime de contatos
Os contatos do relé que fecham ou abrem circuitos externos para atuar os disjuntores,
energizar relés auxiliares, acionar alarmes, etc., devem ser adequados para o nível de
corrente que eles podem ser requeridos.
Contato normalmente aberto – tipo a (NA).
Contato normalmente fechado – tipo b (NF).
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Características comuns dos relés
Bandeirola e contato selo
Indicador de operação que pode se combinado com um elemento selo. A bandeirola
geralmente é recomposta manualmente.