CAP3 relés de corrente tensão e pot

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CAPÍTULO 3 
 
 
RELÉS DE CORRENTE, TENSÃO E POTÊNCIA 
 
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 
 
3.1 – Definições Gerais 
 
a) Relé de corrente – 51 ASA: 
Sua grandeza de atuação é uma corrente fornecida ao relé (diretamente, ou por TC). 
São relés cuja função é abrir um circuito, quando a corrente que percorre sua bobina 
excede do valor normal. A bobina desse relé está sendo continuamente alimentada 
pela corrente do circuito, através de TC, de modo que, quando atingir um valor pré-
determinado (valor de ajuste), o relé opera, provocando a abertura do disjuntor. 
Os tipos construtivos mais usados para estes relés são o de armadura em 
charneira ou, axial, que oferecem uma característica de tempo instantânea e, o de disco 
de indução, que oferece uma característica temporizada. 
Nos relés de sobrecorrente temporizados existem dois ajustes: 
• Ajuste de Corrente: é feito nos tapes da bobina principal. 
• Ajuste de Tempo: é feito, regulando-se a distância de percurso do contato móvel. 
 
b) Relé de tensão – 59 ASA: 
Sua grandeza de atuação é uma tensão (diretamente ou por TP). Quando a tensão 
varia, temos dois casos a considerar: 
• Aumento da Tensão 
• Diminuição da Tensão 
 
O primeiro caso seria uma sobretensão, o que geralmente ocorre quando sai uma 
grande parte da carga de um gerador. O relé de sobretensão é análogo ao relé de 
sobrecorrente, inclusive, nos tipos construtivos. 
O segundo caso seria de uma subtensão, que acontece quando ocorre um aumento 
excessivo da carga, ou mesmo, um curto-circuito. Geralmente é aplicado na proteção 
de equipamentos que não operam satisfatoriamente com tensões baixas. 
 
c) Relé de sobre e sub (corrente, tensão): 
O relé atua para valores acima ou abaixo de um valor predeterminado. 
 
d) Contatos “a” (NA) ou “b” (NF): 
É como aparecem nos esquemas (com suas posições, estando o circuito desenergizado). 
 
e) Código ANSI: 
 2
 É o código americano, para indicação abreviada dos diversos elementos de um 
esquema. 
 
f) Regime de um relé: 
São as condições em que ele melhor desempenha sua função (40oC, tempo de 
circulação de corrente: 1 segundo, segundo a norma“ANSI”). 
Para maiores tempos (estipulados pelo fabricante): 
usar: I2t = 48400 (relé tipo BDD, diferencial c/ restrição harmônica, da GE) 
Ex.: ⇒=⇒ t/1220I Esta equação significa que, para t = 1 segundo, I = 220 A. 
Para “t” segundos, usa-se também a equação acima. 
 
g) Regime dos contatos: 
Indica a corrente e a tensão que os contatos suportam, sem auxílio de contatos mais 
robustos, além de indicar se estas ondas são AC ou DC. 
 
h) Consumo próprio (carregamento): 
Refere-se ao consumo, em potência, do relé (e TP’s e TC’s). 
Exemplo: No catálogo do relé de sobrecorrente da GE, IAC – 51 (com tapes no 
primário de 4 a 16 A e no secundário 5A): Potência ⇒ 0,1 Ω, no tap menor (4A). a 
potência correspondente será:⇒ N = 1,6 VA 
 
 
i) Regime térmico: 
Indica a corrente admitida em certo tempo. Por exemplo, o relé PCD, da GE, 
direcional, tem: 20 In, durante 3 segundos. 
 
j) Pick-Up 
É o valor da grandeza característica para que o relé opere, abrindo seus contatos tipo 
“b” e fechando seus contatos tipo “a”. 
 
k) Drop-Out 
É o valor máximo da grandeza característica que o relé desopera, abrindo seus contatos 
tipo a e fechando seus contatos tipo b. 
 
l) Reset 
“Resetear” um relé é colocá-lo em condições de uma nova operação. Isto é, voltar o 
relé à sua condição inicial. O reset pode ser mecânico ou elétrico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 3
3.2) Princípios de funcionamento dos relés 
 
Os relés podem ser dos seguintes tipos de funcionamento: 
 
• Relés de Atração Eletromagnética 
• Relés de Indução Eletromagnética 
• Relés Térmicos 
• Relés Eletrônicos (estáticos, microprocessados, numéricos(digitais)). 
 
 
3.2.1. Relés de Atração Eletromagnética 
 
Existem dois tipos de relés eletromagnéticos tipo atração: 
Armadura Axial e Armadura em Charneira. 
Esses relés são do tipo instantâneo e têm muitas aplicações em proteção contra 
faltas. 
Eles são sensíveis a grandezas contínuas ou alternadas. 
 
A figura 3.1 mostra a armadura axial e que consiste de uma bobina solenóide, a 
qual, energizada eletricamente, atrai para o seu interior um núcleo de ferro. O 
movimento desta peça atua direto ou indiretamente para disparo do disjuntor. 
 
Figura 3.1: Relé de atração axial 
 
 
 
A figura 3.2 mostra a armadura em charneira, que consiste de uma armadura 
magnética, móvel em torno de um eixo, fechando um circuito magnético, quando este 
for estabelecido pela corrente elétrica no enrolamento da bobina do relé. 
 4
 
Figura 3.2 – Relé de atração em charneira. 
 
 
 
3.2.2. Relés térmicos 
 
Consistem, em geral, de uma lâmina bimetálica aquecido pela passagem de 
corrente elétrica em um resistor colocado adjacente. A lâmina se distende, dando 
contato no circuito de disparo do disjuntor. 
 
Figura 3.3 – Relé térmico 
 
 
3.2.3. Relés estáticos 
 
O desenvolvimento de dispositivos semicondutores estáticos, com alto grau de 
confiabilidade, como os transistores, o SCR, etc., conduziu ao projeto de relés de 
proteção, que utilizam esses componentes. 
 5
Esses relés são extremamente rápidos em suas operações, porque não têm partes 
móveis. Eles apresentam as seguintes vantagens básicas em relação aos relés 
eletromecânicos: 
• alta velocidade de operação, independentemente da magnitude e localização da 
falta; 
• carga consideravelmente menor para os transformadores de instrumentos, 
• menor manutenção pela ausência de partes móveis. 
 
 
3.2.4) Relé de Indução Eletromagnético 
 
Os relés eletromagnéticos, tipo indução, se baseiam na ação exercida por campos 
magnéticos alternados sobre as correntes induzidas por esses campos em um condutor 
móvel, constituído por um disco ou copo metálico. 
Há duas formas básicas de relés de indução: 
• os do tipo “tambor de indução”, que são de alta velocidade (ou 
instantâneo), 
• e os do tipo disco de alumínio como condutor móvel. Estes são úteis 
quando os relés são temporizados. 
 
O relé do tipo tambor de indução possui os principio do motor de indução. 
Consiste num tambor ou copo condutor, geralmente de alumínio, que se move no 
entreferro de um circuito magnético múltiplo. 
 
Figura 3.4 – Relé de indução eletromagnética: tambor de indução. 
 
 
 
3.3 – O Relé de Indução 
 
Neste tipo de relé, um disco se movimenta no entreferro de um núcleo 
magnético, atuado pelos enrolamentos do relé. Em geral, solidário com o eixo do 
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disco, existe um contato móvel para disparo do disjuntor. Podemos modificar o tempo 
de fechamento por meio de um dial, variando-o percurso total do contato móvel. 
 
Figura 3.5 – Relé de indução eletromagnética: disco de indução 
 
 
OBS.: Na prática, o entreferro é de poucos milímetros de comprimento. 
 
• O anel de defasagem causa um defasamento “θ” nos dois fluxos, φ1 e φ2: 
 
⎩⎨
⎧
φ+ωφ=φ
ωφ=φ
)tsen(.
tsen.
22
11 
Onde: 
φ1 e φ2 = fluxos máximos produzidos 
 
Devido à desprezível indutância do disco, as correntes induzidas iφ1 e iφ2 estão, 
praticamente, em fase com as tensões eφ1 e eφ2 induzidas no disco: 
 
Podemos escrever que: 
dt
d.Kne φ−= 
 
dt
d.
R
n.K
R
eitcos..
dt
di 111
φ−==⇒ωωαφφαφ 
 
 7
)cos(..222 θωωαφφαφ +tdt
di 
 
Pela regra da mão esquerda, nota-se o aparecimento das forças F1 e F2, em oposição. 
A força líquida no entreferro é: 
 
F = (F2 – F1) α φ1 = (φ2 . iφ1 - φ1 . iφ2) = F α ω.φ1.φ2[sem(ωt+θ).cosωt-senωt.cos(ω+θ) 
 
Com simplificações trigonométricas:F α ω . φ1 . φ2 . senθ = K . I1 . I2 senθ (3.1) 
De (3.1) conclui-se que: 
 
a) A força no disco é constante, mesmo sendo a grandeza de entrada no relé, senoidal. 
b) A força no relé é proporcional ao seno do ângulo de fase entre os dois fluxos Fmáx 
⇒ θ = 90o. 
c) A referida força, por ser ainda proporcional à freqüência aplicada, poderá ser 
aumentada sensivelmente, com variações de freqüência. Isso deve ser evitado, no 
bom relé. 
 
Ainda com Relação à nota “b”: 
 
θ = 90o é difícil de se obter, pois isto equivaleria a um anel de defasagem com 
resistência nula. 
 
Vamos decompor a corrente I1 em suas componentes indutiva (I1i) e resistiva (I1r): 
 
Figura 3.6a: Noção de conjugado máximo do relé de indução 
Da figura tira-se: 
 
C = conjugado do relé = K . I1i . I2 . sen(θ - φ) 
onde φ: ângulo de projeto do relé 
 
Cmáx ⇒ para sen(θ - φ) = 1, isto é: 
 8
θ - φ = + 90 ou θ = + 90 + φ 
 
 
Pode ser tirado da figura acima que: 
 
)Tcos(]90)Tsen[()T90sen()sen(
C 
de ângulo:T
T90
o
máx
−θ=+−θ=−+θ=φ−θ⇒
⎪⎭
⎪⎬
⎫−=φ−
 
 
 
Assim, poderemos escrever que: C = K . I1i . I2 . sen(θ - φ) = K . I1i . I2 . cos(θ - T) 
 ⇓ 
Cmáx ocorrerá para cos(θ - T) = 1 ⇒ θ = T 
 
Cnulo ocorrerá para cos(θ - T) = 0 ⇒ θ = T + 90 
 
 
Exemplo: Seja o relé de distância, SIEMENS, R3Z27, que possui T + 60, 67, 73 e 80o . 
Ajustando-o para T = 60o . 
 
Cmáx ⇒ θ = T = 60o 
 
 - 30o 
Cnulo ⇒ θ = 60 + 90o 
 - 150o 
 
Figura 3.6b: Exemplo numérico de conjugado máximo do relé de indução 
∴ Há uma região de conjugado, em torno da posição de Cmáx. 
⇒ Direcionalidade dos relés: só há conjugados para variações de I2 (grandeza de 
operação em relação à grandeza de referência I1i) desde 0o até 180o . 
 
Isto é: no defeito de curto circuito o sentido de I2 se inverte e, assim, constata-se a 
condição de defeito (I2 se situará na região de ⇒ “existência de conjugado”). 
 
 
 9
3.4 – Equação Universal dos Relés 
 
• Do relé elementar, de sobrecorrente: Fe = KI2 
• Do relé de indução: F = KI1i: I2.cos(θ - T) 
 
O relé visto em (3.2) é operado por uma grandeza simples (corrente). Caso a grandeza 
atuante fosse a tensão, teríamos: F = K . V1i : V2 cos(θ - T) 
A estrutura polar do relé de indução pode ser substituída por duas estruturas polares, 
cada uma recebendo uma grandeza de atuação e sem o anel de defasagem (cada 
estrutura prove um fluxo simples, φ1 e φ2). 
 
A partir da equação: F2 ω . Φ1 . Φ2 senθ tira-se: 
 
F = K . I1 . I2 senθ 
F = K . U1 . U2 senθ 
F = K . I1 . U2 . senθ , cuja forma geral é: F = K3 . I . U . cos(θ - T) 
 
A constante de mola é representada também por uma constante (K4). 
 
A equação universal do conjugado dos relés será: 
 
C = K1 . I2 + K2 . U2 + K3 . U . I . cos(θ - T) + K4 
 
 
 
3.5 – Ajuste dos Relés de Corrente 
 
1. Ajuste de corrente: pode ser obtido de várias maneiras: 
• Variando o entreferro 
• Pela tensão da mola 
• Por pesos 
• Por taps em derivação da bobina 
 
 
2. Ajuste de tempo: Por regulagem do percurso do contato móvel (ajuste do 
dispositivo de tempo – DT) ou, por outros meios (de acordo com a construção do 
relé). 
 
Conjugado de um Relé de Corrente 
Tomando a eq. Geral dos relés: 
 C = K1 . I2 + K2 . U2 + K3 . U . I . cos(θ - T) + K4 e fazendo U = 0: 
C = K1 . I2 + K4 
 10
Onde: 
K4 = Cte. Da mola, ou de um imã uniformizador da velocidade do disco. 
 
 
Figura 3.7: Esquemático de conjunto relé-disjuntor 
 
 11
EXERCÍCIOS 
 
 
1) Seja um Relé de Sobrecorrente (IAC – 77 – GE), que aciona um disjuntor que 
deve desligar para: 
seg. 0,3 em ,A3750I
A450I
cc =
=
 e que tenha RTC = 60/1. 
 
Solução: 
Do catálogo do fabricante tem-se que a característica “t x i” deste relé é extremamente 
inversa. Este tipo de curva é adequado para proteção de circuitos alimentadores de 
distribuição primária, pois haverá melhor coordenação com fusíveis e religadores. 
 
Notas: O conjugado elétrico que provoca a rotação do disco é produzido por uma 
eletroimã e aumenta com a corrente . 
Contudo, a partir de um determinado valor da corrente, a estrutura de ferro começa a 
saturar e, conseqüentemente, um aumento da corrente não corresponde a um aumento 
proporcional do fluxo. Projetando-se adequadamente a quantidade de ferro e o no de 
espiras da bobina, obtém-se várias curvas características: 
Curva inversa: tem a menor quantidade de ferro e a maior quantidade de espiras. 
Curva extremamente inversa: maior quantidade de ferro e o menor número de espiras. 
 
Figura 3.8: tipos de curvas para os relés de sobrecorrente 
 12
A abcissa é graduada em múltiplos da “corrente de acionamento” (é a corrente 
necessária para fechar os contatos quando o relé se encontra na divisão 0,5 do ajustador 
de tempo). 
O “ajustador de tempo” permite graduar o tempo que a unidade demora para 
fechar os contatos, quando a corrente atinge um valor pré-determinado (as divisões são 
de 1/2 a 10). 
O contato do relé fechará quando a corrente em sua bobina estabelecer o 
conjugado necessário para girar o disco de indução. 
 
Figura 3.9: Diagrama de conexões e circuito DC para relés de sobrecorrente 
 
IMPORTANTE: 
Como o relé, às vezes, deve operar para pequenas sobrecorrentes (ocasião em que o 
conjugado é pequeno) poderia haver o perigo do contato da unidade não ficar 
firmemente fechado no momento em que a chave auxiliar 52/A do disjuntor estiver 
abrindo o circuito de disparo. 
Para evitar a danificação do contato da unidade (devido ao arco formado pela pressão 
de fechamento), este é curto-circuitado pelo contato de selagem, que se manterá 
firmemente fechado até a completa abertura da chave auxiliar 52/A. 
 
• Para atender à condição de disparo para I ≈ 450 A, o valor do tape de corrente deve 
ser: 
⇒⎭⎬
⎫
→
→
xA450
A1A60 x = 7,5A → adota-se o tap mais próximo, que é o de 8A. 
 
• Para determinar a divisão do “ajustador de tempo” a ser usado, determina-se 
primeiramente a corrente que circulará no relé quando ocorrer o curto-circuito: 
⎭⎬
⎫
→
→
y3750
A160 y=62,5A, o que equivale ao múltiplo 
8
5,62 = 7,8 vezes o ajuste do tape. 
 
 13
Da figura abaixo, conclui-se que para obtermos um tempo de disparo de 0,3 seg. 
para 7,8 vezes a corrente de acionamento, devemos escolher a divisão 3,5 do ajustador 
de tempo. 
Caso se quisesse o disparo em 1,0 seg. deveria ser escolhida a divisão 10. 
 
Figura 3.10: Aspecto das curvas tempo-corrente dos relés de sobrecorrente 
 
2) Uma corrente de falta de valor 8.000 [A] é detectado pelo relé de sobrecorrente 
cujas curvas se encontram a baixo. Tal relé está no secundário de um TC cuja 
relação (RTC) de espiras é de 1000:5 A. O relé está ajustado no tape 8 A e na 
curva DT=4. Para esta falta, qual será o tempo de atuação do relé sobre o 
correspondente disjuntor? 
 
Solução: 
 
Para 8.000 A no primário a corrente no relé será: 
 
 14
A40x
xA8000
A5A1000 =⎭⎬
⎫
→
→ 
 
O múltiplo da corrente de acionamento, neste caso, será: 
m = 40/8 = 5,0. 
 
Levando este valor na figura do exercício anterior, para DT=4 e m=5, tem-se 
que este relé atuará em aproximadamente 0,8 seg. 
 
3.5b) Ajustes do relé microprecessado URPE 7104 (PEXTRON) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As curvas características mais comuns para os relés de sobrecorrente digitais são 
representadas pela seguinte equação: 
)1(
.
−= αM
dtKt 
Onde: 
t: tempo de atuação 
K: constante que caracteriza o relé 
dt: dial de tempo 
M: múltiplo da corrente de atuação (*) [corrente de entrada/corrente ajustada 
para o relé iniciar a contagem de tempo] 
α: constante que caracterizaa curva 
 
(*): também conhecida por “ Corrente de pick-up” ou “ Corrente de partida” . 
 
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A tabela abaixo apresenta os ajustes de curvas padronizadas: 
 
CURVA NORMALMENTE 
INVERSA (NI) 
MUITO INVERSA 
(MI) 
EXTREMAMENTE 
INVERSA (EI) 
TEMPO LONGO 
 
K 0,14 13,5 80 80 
α 0,02 1 2 1 
dt Ajuste de tempo de atuação 
M Múltiplo da corrente de atuação 
 
 
CURVAS OBTIDAS PARA AS CONSTANTES ACIMA:
 
 16
 
 
 
3.6 – Relés de Tensão 
 
• Reagem em função da tensão do circuito elétrico que estão protegendo. 
• Fazendo I = 0 na equação geral dos relés: C = K1 . U2 + K4 
• Normalmente, os relés de tensão não são temporizados. 
 
Aplicações: 
a) Relé de sobretensão: abrindo disjuntores quando U > Uregulagem 
b) Relé de subtensão: abrem quando, por exemplo, U < 0,65 Uregulagem 
c) Relé de partida (ou de aceleração): curto-circuitam parte de resistências de 
dispositivos de partida, em aceleração de motores. 
 
A figura a seguir ilustra um arranjo de um relé de tensão eletromecânico. 
 17
 
Figura 3.11: Um arranjo de relé de sobretensão 
 
 
3.7 – Relé de Balanço de Corrente 
 
Podem ser usados em sobrecorrentes ou como indicadores de direção do fluxo de 
potência (direcionais) 
 
 
 
Figura 3.12: Esquema básico do relé de balanço de correntes 
 
Na figura: 
3
2
22
2
11 KI.KI.KC −−= (I1 e I2 em fase) 
 
No início da operação C = 0. Desprezando o efeito da mola (0 = K3): 
2
1
2
1
2
22
2
11 I.K
KIou I.KI.K ==⇒ 
Considerando o efeito da mola: ⇒−= 12
12
3
2
1
2 I.I.K
K
K
KI Supondo I2 = 0: 
⇒=
1
3
1 K
KI 
 
 18
Pela curva acima, nota-se que, nesta situação, o relé poderá operar para I2 = 0, porém 
exigindo um certo valor para I1 (para vencer a mola). 
 
Aplicações: Proteção de linhas paralelas e enrolamentos de fase dividida, de geradores 
(comparando correntes de mesma fase). 
 
Para aumentar a sensibilidade, ao invés de usarmos I1 e I2 separadamente, usam-se 
(I1 + I2) e (I1 – I2) na equação do conjugado: 
 
C = K1(I1 + I2) (I1 – I2) – K2 
 
21 II Se && =⇒ : C = - K2 ( o relé não operará) 
 21 II Se && ≠ : haverá conjugado : o relé pode operar 
A direção do conjugado depende de qual corrente é maior: I1 ou I2 ⇒ Logo, diz-se que 
o relé é “DIRECIONAL”. 
 
 
3.8 – Princípio de operação dos Relés Estáticos: 
 
Os tempos de operação dos relés ESTÁTICOS são bem mais confiáveis, os relés são 
mais sensíveis, possuem baixo consumo e não têm peças mecânicas desgastáveis. 
 
 Figura 3.13: Esquema básico de um relé estático 
 
 
Como funcionam: 
 
• I1 e I2 são introduzidos na ponte retificadora de onda completa. Os dois 
retificadores são conectados em oposição, de modo que a corrente “ID = IA – IB“ 
circule sobre um sensível relé de bobina móvel (ID é uma corrente contínua) 
• A polaridade desta corrente ID é detectada pelo elemento de medida M. 
Por ex.: se ID > 0 ⇒ abre o relé. 
 
Os relés de distância, estáticos, possuem precisão de 5%, para Icurtos de 1 a 60 Inom. 
 
 
 19
3.9 – Relés direcionais e/ou de Potência: 
 
Um relé é chamado direcional quando for capaz de distinguir se o fluxo de 
corrente é em uma ou outra direção, através do ângulo de fase entre a grandeza de 
operação e a grandeza de polarização. 
Os relés direcionais são usados na proteção contra curto-circuito, contra outras 
anormalidades ou, como elemento de discriminação direcional apenas. 
 
Existem dois tipos de relés direcionais, o tipo “corrente-corrente” e o tipo “corrente-
tensão”. 
 
No tipo “corrente-corrente” a grandeza de operação é a corrente de linha e a 
grandeza de polarização é a corrente no neutro de um trafo ou de um gerador. 
 
Figura 3.14– Relé direcional corrente-corrente. 
 
 
 
No tipo “corrente-tensão” a grandeza de operação novamente é a corrente de linha. 
No entanto, a grandeza de polarização é a tensão, que pode ser obtida de uma ligação 
em delta, estrela ou delta aberto, conforme o tipo da proteção. 
 
Figura 3.15 – Relé direcional corrente-tensão. 
 20
Como foi mencionado anteriormente, esse tipo de relé pode ser usado como 
elemento direcional, permitindo trip somente para o fluxo de corrente em uma 
determinada direção. Para se determinar se a causa desse fluxo de corrente é um curto-
circuito (ou não), um relé de sobrecorrente é usado. Na figura 3.16 temos um exemplo 
de uma unidade direcional supervisionando a atuação das unidades de sobrecorrente. 
 
 
Figura 3.16 – Esquemático DC mostrando unidade direcional. 
 
 
 
3.9.1. Relés Direcionais de Potência 
 
É conectado tal que o conjugado máximo do relé ocorra para cargas com fp = 1,0 (fig. 
3.17(a)): 
 
Figura 3.17: Tipos de alimentação de um relé direcional de potência 
 
A figura 3.17(b) é uma outra alternativa de conexão. 
 
• No caso de circuitos trifásicos desequilibrados: 
 21
um único relé monofásico (para Ia) não poderá ser usado: usam-se 3 unidades 
monofásicas, com os 3 conjugados somados, acionando um único jogo de contatos. 
 
• Os relés direcionais de potência podem ser calibrados em função da mínima corrente 
de operação, (sob tensão nominal), ou em termos da mínima potência de atuação, 
em watts. Normalmente esses relés são temporizados, para impedir operação 
indesejável. 
 
 
3.9.2. Relés Direcionais para Proteção Contra Curto-Circuito 
 
• São arranjados para desenvolver conjugado máximo sob condições de corrente 
bastante atrasadas da tensão (situação característica de curto). 
 
• No curto, o fp passa de 0,90 (por ex.) para 0,30. Isso implicará em uma alteração 
no ângulo de 25o para 75o → T = θ = 75o ⇒ conjugado máximo. O relé irá atuar. 
 
• Estes relés são geralmente usados para completar outros: 
• O relé direcional atua somente se a corrente flue em uma determinada direção. Já 
outros relés determinam: 
(1) se de fato há um curto; 
(2) se o curto é tal que os disjuntores devam abrir. 
 
• O relé direcional não é temporizado, seus “pick-up” não são ajustáveis, mas operam 
sob baixos valores de corrente. 
 
Conexões que descrevem a relação entre a corrente na bobina do relé e a tensão de 
referência, sob condição de fp = 1, na carga (sistema sem defeito): 
 
 
Figura 3.18: Alimentação do relé direcional de curto-circuito 
 
 
 
 22
3.9.4. Aplicações (Relés Direcionais) 
 
3.9.4.1. Polaridade 
 • É indicada por uma marca (x) acima ou próxima do símbolo, do terminal ou do 
enrolamento do relé, junto com uma nota indicando seu significado. 
 
OBS.: duas marcas são necessárias, pois uma apenas, não tem significado. 
 
NOTA: Com a polaridade instantânea indicada, o contato fecha. 
 
Significado da indicação exemplificada: Se a queda de tensão, na bobina de tensão, for 
do terminal com marca para aquele sem marca, e estiver em fase com o fluxo de 
corrente (na bobina de corrente), do terminal com marca para o terminal sem marca, 
então O RELÉ FECHARÁ OS CONTATOS. 
 
 
a) Características dos Relés Direcionais: 
 
Alem da marca de polaridade, as unidades direcionais têm um ângulo de fase 
característico que deve ser entendido, para que as unidades possam ser corretamente 
conectadas ao sistema: 
 
Os tipos de conexões para elementos direcionais mais usados são: 
 
No 
 
Conexão 
 
Tipo Relé 
Fase 1 Fase 2 Fase 3 Há Cmáx quando 
(*) 
 I V I V I V 
1 30o Watt I1 V13 I2 V21 I3 V32 Iatr. 30o 
2 60o ∆ Watt I1 - I2 V13 I2 - I3 V21 I3 - I1 V32 Iatr. 60o 
3 60o Y Watt I1 -V3 I2 -V1 I3 -V2 Iatr. 60o 
4A 90o - 45o Watt I1 V23 I2 V31 I3 V12 Iatr. 45o 
4B 90o - 60o Cilindro I1 V23 I2 V31 I3 V12 Iatr. 60o 
 
(*) Cmáx, para as fase 1, 2 e 3 
 
Como se vê, os valores para “α” (ângulo de defasamento) são 30o, 60o e 45o .23
 
No.1: 
 
 
 
 
 No. 2: 
 
No.3: 
 
 
 
No.4a: 
 
 
No. 4b: 
 
 
Figura 3.19: Tensões e correntes relativas às diversas conexões dos relés direcionais 
 
NOTAS: Estas conexões são feitas selecionando-se as apropriadas grandezas do 
sistema, para dar a desejada posição de Cmáx no defeito, com fp = 1,0 ⇒ V1 e I1 em fase 
antes do defeito). 
 
 
 24
As conexões dos diversos tipos são mostradas a seguir: 
 
Figura 3.20: Diversas conexões de unidades direcionais