CAP2 principios dos relés

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CAPÍTULO 2 
 
 
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DOS RELÉS 
 
Prof. José Wilson Resende 
Ph.D em Sistemas de Energia Elétrica (University of Aberdeen-Escócia) 
Professor titular da Faculdade de Engenharia Elétrica 
Universidade Federal de Uberlândia 
 
 
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). 
 
 
2.1 – 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, 
freqüência, pressão, temperatura, etc. 
c) Quanto ao tipo construtivo: eletromecânicos (indução), mecânicos, eletrônicos, 
estáticos, etc. 
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 subtenção (under voltage relay) 
30 – Relé anunciador (annunciator relay) 
32 – Relé direcional de potência (diretional power device) 
37 – Relé de subcorrente ou subpotência (undercurrent or under power relay) 
40 – Relé de campo (field relay) 
44 – Relé de seqüência 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 seqüência de fase de tensão (phase-sequence voltage relay) 
48 – Relé de seqüência incompleta (uncomplete sequence relay) 
49 – Relé térmico para máquina ou transformador (machine, or transformer, thermal relay) 
50 – Relé de sobrecorrente instantâneo (instantaneous over current relay) 
51 – Relé de sobrecorrente-tempo CA (a-c time over current relay) 
53 – Relé para excitatriz ou gerador CC (exciter or d-c 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) 
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59 – Relé de sobretensão (overvoltage relay) 
60 – Relé de balanço de tensão (voltage balance relay) 
61 – Relé de balanço de corrente (current balance relay) 
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 (a-c 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 (d-c overcurrent relay) 
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 (a-c reclosing relay) 
81 – Relé de religamneto (frequency relay 
82 – Relé de religamento CC (d-c reclosing relay) 
83 – Relé de seleção de controle ou de transferência automática (automatic selective control, or 
transfer relay) 
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) 
 
 
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. 
j) Quanto à temporização. 
Instantâneo 
Temporizado ο - Tempo Definido 
* - Tempo Inverso 
� - Tempo Muito Inverso 
∆ - Tempo Extremanente Inverso 
 
 
 
 
 
 
 
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2.2 – O Relé Elementar 
 
Figura 2.1: O 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). 
 
Sabe-se que a força eletromotriz (Fe) através do entreferro (δ) pode ser dada por: 
 
δ== d
dG.n.I
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1KIF 222e 
Onde: 
I = corrente circulando na bobina do relé 
n= número de espiras da bobina do relé 
δd
dG = variação da permeância G do entreferro, com relação à mudança do entreferro (δ). 
 
Tem-se, em oposição: Fm ≈ K.x 
 
Conclusões: 
 
1) O Relé possui: 
• Órgãos motores (bobinas) 
• Órgãos antagonistas (mola, gravidade) 
• Órgãos auxiliares (contatos, amortecedores) 
 
 
 
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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) 
 
 
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 
 
⇒ À relação 
a
d
d I
IK = , denominamos: Relação de recomposição, ou de rearme, de 
relaxamento dropante, e, percentagem de retorno. 
 
Em geral, Kd varia entre 0,7 e 0,95. 
 
 
 
Exemplo: 
 
Com uma certa tensão de mola, se o relé atuar com Ia = 5A e rearmar com Id = 4A, 
então “Kd” será: Kd = 4/5 = 0,8 
 
 
NOTA 
Uma grande diferença entre os valores de Ia e Id afeta certos relés (como esse 
descrito): quando o relé atua, diminui o entreferro. Isso requererá uma corrente menor 
para manter o relé fechado, do que aquela anteriormente existente (quando do 
fechamento do relé). 
Esse fato deixa a indesejável possibilidade de, quando uma condição anormal 
passageira surgir, o relé irá atuar e poderá não retornar à sua posição normal, quando a 
anormalidade não mais existir. 
 
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2.3 – 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, freqüência, 
etc). 
g) Serem baratos. 
 
 
2.4 – Critérios de Existência de Falta e seus Efeitos 
 
Defeito (falta) : acidental afastamento das condições normais de operação. 
 
Seja a falta “curto-circuito”. 
 
Ela refletirá: 
 
• Altas correntes e quedas de tensão 
• Variação da impedância aparente (relação U/I no local do relé) de maneira brusca. 
• Aparecimento das componentes de seqüência (+) e (-) de tensão e/ou corrente de 
grandes valores, no local do curto. 
• Altas diferenças de fase e/ou amplitude entre as correntes de entrada e de saída do 
elemento. 
 
⇒ A escolha do relé adequado depende dessas indicações: emcertos locais 
uma é mais evidente que a outra. 
 
 
2.5– Características comuns dos relés 
 
 
2.5.1- 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. 
 
O contato é dito normalmente aberto ou do tipo “a”, quando permanece aberto com o 
relé desoperado e, normalmente fechado com o relé operado. 
 
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Figura 2.2 – Contato normalmente aberto. 
 
Por outro lado, um contato é dito normalmente fechado ou do tipo b, quando permanece 
fechado com o relé desoperado e, aberto com o relé operado. 
 
Figura 2.3 – Contato normalmente fechado. 
 
 
2.5.2. Bandeirola e Contato de Selo 
 
A maioria dos relés terá um indicador de operação, como uma bandeirola e pode 
ser combinado com um elemento de selo. Uma vez que o relé opere, a bandeirola 
muda para uma posição que é facilmente detetada pelo operador. A bandeirola é 
geralmente recomposta manualmente, uma vez que o operador deve tomar 
conhecimento da operação do relé. 
Para proteger o contato principal do relé contra danos resultantes de uma 
interrupção acidental da corrente da bobina de disparo do disjuntor, alguns relés são 
equipados com bobina e contato de selo: 
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Figura 2.4 – Esquemático com bobina de selo e bandeirola