PPT -2 Disjuntores,fusiveis,aterramento,DR,DSP,Reles

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PÓS-GRADUAÇÃO
Sistemas Elétricos
PÓS-GRADUAÇÃO
Proteção de Sistemas 
Elétricos
Bloco 1
Heverton Bacca Sanches
Objetivos
O principal objetivo da proteção de sistemas 
elétricos é evitar a interrupção do fornecimento 
de energia elétrica.
Conhecer a natureza das falhas, ou seja, se 
ocorreram por curto-circuito, sobrecarga, sub e 
sobretensões, permite que evitemos a 
indisponibilidade dos Sistemas Elétricos ou 
mesmo danos irreparáveis.
Os sistemas de proteção
O Sistema de Proteção deve ser capaz de selecionar a parte 
danificada da rede e retirá-la de serviço sem afetar os circuitos 
que estão em funcionamento.
Fonte: senorcampesino/iStock.com.
Figura 1 – Tomada danificada após 
uma falha elétrica
O projeto de proteção
Fonte: Evening_T/iStock.com.
No projeto de um sistema de proteção, 
usamos dispositivos que desconectam 
o circuito afetado pela falha elétrica.
O objetivo é proteger os condutores e 
equipamentos das instalações.
Figura 2 – Exemplo de disjuntores 
para diferentes potências
Proteção com disjuntores
Fonte: adaptada de Souza e Moreno (2001).
Os disjuntores protegem os circuitos 
elétricos contra sobrecorrente, 
operando por meio de disparadores 
que podem ser térmicos, magnéticos 
e eletrônicos.
Figura 3 – Característica tempo-corrente 
típica de disjuntor termomagnético
A integral de Joule I²t
Este método é bastante representativo na análise matemática dos 
efeitos térmicos desenvolvidos pelas correntes de curto-circuito.
A integral de Joule de cabos e componentes, como disjuntores, 
fusíveis, etc., é calculada normalmente a partir de ensaios de 
curto-circuito.
න
0
𝑡
𝑖(𝑡)2 ≤ 𝐼𝐶𝑆
2 × 𝑇
Onde:
ICS – corrente de curto-circuito que atravessa o dispositivo 
de proteção.
T – tempo de duração da corrente de curto-circuito.
Seletividade entre disjuntos e fusíveis
Fonte: adaptada de Souza e Moreno (2001).
A corrente absorvida pelo motor durante 
a partida (Ip) é bastante superior à de 
funcionamento normal (In) em carga.
A potência absorvida em funcionamento 
é determinada pela potência mecânica no 
eixo do motor.
Figura 4 – Operação de um motor elétrico
Os Motores Elétricos
Fonte: adaptada de Souza e Moreno (2001).
A corrente absorvida pelo motor 
durante a partida (Ip) é bastante 
superior à de funcionamento normal 
(In) em carga.
A potência absorvida em 
funcionamento é determinada pela 
potência mecânica no eixo do motor.
Figura 5 – Operação de um motor elétrico
Circuito terminal de motor
Fonte: imantsu/iStock.com.
No projeto de um sistema de proteção 
usamos dispositivos que desconectam 
o circuito afetado pela falha elétrica.
O objetivo é proteger os condutores e 
equipamentos das instalações.
Figura 6 – Dispositivos de um CCM
Sistema de aterramento
Fonte: Manual Prysmian de Instalações Elétricas (2010).
O Sistema de aterramento promove 
a proteção contra descargas 
atmosféricas, a proteção dos 
indivíduos contra contato em parte 
metálicas energizadas e a 
uniformização do potencial em toda 
a área do projeto.
Figura 7 – Circuito de aterramento
Circuito terminal de motor
Fonte: tbradford/iStock.com.
Os Sistemas de Proteção Contra 
Descargas Atmosféricas (SPDA) 
protegem as edificações e estruturas 
industriais do contato direto das 
descargas elétricas, provenientes dos 
fenômenos atmosféricos.
Figura 8 – Sistema de geração de 
energia solar atingido por um raio
PÓS-GRADUAÇÃO
Dispositivo de Proteção à 
corrente Diferencial-
Residual (DR) e 
Dispositivos de Proteção 
contra Surtos (DPS)
Bloco 2
Heverton Bacca Sanches
Proteção contra contatos indiretos 
• Deve ser feita por seccionamento automático da alimentação 
do circuito, evitando uma tensão de contato superior a 50V 
em ambientes normais ou 25V em áreas externas e ambientes 
molhados por um tempo máximo de 5 segundos (ABNT, 
2004).
• É necessário, também, garantir um percurso para corrente de 
falta, ou seja, um sistema de aterramento por meio de 
condutores de proteção que ligam as massas ao terminal de 
aterramento principal.
O DR
Fonte: Manual Prysmian de Instalações Elétricas (2010).
A coordenação dos dispositivos 
pode ser alcançada tendo-se 
para o dispositivo geral uma 
corrente de falta superior a 30 
mA e os circuitos terminais uma 
correntes de falta de até 30 mA.
Figura 9 – Exemplo de uso de 
DR e aterramento
Proteção contra sobretensões
Os dispositivos de proteção contra sobretensões podem 
ser necessários:
• Na origem da instalação.
• Nos pontos de entrada ou saída dos condutores.
• Junto dos equipamentos.
• E, eventualmente, também ao longo da linha.
Os DPS
A proteção contra sobretensões deve ser feita em “cascata”:
• Deve-se atenuar uma parte considerável do sinal na 
entrada da instalação.
• Reduzi-lo mais um pouco ao longo da linha.
• ‘Matá-lo” definitivamente junto ao equipamento.
Os DPS
Os circuitos destinados a alimentar equipamentos de 
tecnologia de informação (TI) devem:
1. Fazer uso de condutos fechados (eletrodutos, 
eletrocalhas e perfilados com tampa, dutos de piso, 
dentre outros).
2. Ter sua continuidade elétrica assegurada.
Exemplo de aplicação de DPS
Fonte: adaptada de Souza e Moreno (2001).
A coordenação dos dispositivos 
pode ser alcançada tendo-se, 
para o dispositivo geral, uma 
corrente de falta superior a 30 
mA e os circuitos terminais uma 
correntes de falta de até 30 mA.
Figura 10 – Ligação de DPS na proteção de 
equipamentos de tecnologia da 
informação alimentado entre fase e 
neutro (a) e entre fases (b)
PÓS-GRADUAÇÃO
Teoria em Prática
Bloco 3
Heverton Bacca Sanches
A principal carga elétrica nas industrias
Fonte: Nordroden/iStock.com.
A principal carga elétrica 
nas indústrias é o motor 
elétrico e, devido as suas 
peculiaridades de 
funcionamento, a NBR 
5410 define alguns 
dispositivos de proteção 
como os relés térmicos de 
sobrecarga, contatores e 
dispositivos de proteção 
contra curtos-circuitos.
Figura 11 – Motor elétrico 
em uma indústria
Ajuste do relé de proteção
Como determinar o ajuste desse relé de proteção para um 
motor de 50 cv, 380 V/IV polos, em regime de funcionamento 
S1 e tempo de partida de 3 segundos, alimentado por um 
circuito condutor unipolar de cobre, com isolação do tipo 
PVC de seção de 25 mm², em canaleta fechada embutida?
Os relés térmicos de sobrecarga
Os relés eletrônicos instantâneos são usados na proteção de 
motores elétricos acoplados às máquinas, com elevados 
conjugados resistentes de partida, grande momento de 
inércia e com probabilidades de ter o rotor bloqueado. Eles 
podem estar associados a contatores, formando um 
dispositivo de comando e proteção.
Para um motor de 50 cv, 380 V/IV polos.
Corrente nominal do disjuntor
A corrente nominal, ou ajuste da 
unidade térmica do disjuntor, deve ser 
igual ou superior à corrente de projeto, 
ou simplesmente de carga prevista:
𝐼𝑎 ≥ 𝐼𝑐
𝐼𝑎 - corrente nominal ou de ajuste do 
disjuntor.
𝐼𝑐 - corrente de projeto do circuito.
Portanto,
𝐼𝑎 ≥ 𝐼𝑐 → 𝐼𝑐 = 68,8 𝐴
Capacidade de corrente dos condutores
A corrente nominal, ou de ajuste da 
unidade térmica do disjuntor, deve ser 
igual ou inferior à capacidade de 
condução de corrente dos condutores.
𝐼𝑎 ≤ 𝐼𝑛𝑐
𝐼𝑛𝑐 - corrente nominal do condutor.
Considerando a instalação em canaleta 
fechada embutida no piso, temos o 
método de referência B1 na tabela 36 
na NBR 5410 (ABNT, 2004), temos:
68,8 A ≤ 𝐼𝑎 ≤ 89 𝐴
Atuação dos disjuntor
A corrente convencional de atuação 
do disjuntor deve ser igual ou inferior 
a 1,45 vez a capacidade de condução 
de corrente dos condutores.
𝐼𝑎𝑑𝑐 ≤ 1,45 × 𝐼𝑛𝑐
𝐼𝑎𝑑𝑐 - corrente convencional de 
atuação para disjuntor ou corrente 
convencional de fusão para fusíveis.
Considerando o fabricante de relés 
bimetálicos da série 3UA da Siemens 
e a corrente adotada de 68,8 A, 
teremos o relé 3UA60-00-2W.
Ajuste do tempo do relé
O tempo de partidado motor, 𝑇𝑝𝑚, deve 
ser inferior ao tempo de atuação do 
relé, 𝑇𝑎𝑟, para a corrente de partida 
correspondente, enquanto o tempo de 
rotor bloqueado, 𝑇𝑟𝑏, deve ser igual ou 
superior ao valor da corrente ajustada:
𝑇𝑟𝑏 ≥ 𝑇𝑎𝑟 > 𝑇𝑝𝑚
Considerando um tempo de partida do 
motor de 3 segundos e o tempo de rotor 
bloqueado de 12 segundos e uma 
relação de corrente de partida, 𝑅𝑐𝑝𝑚 = 
6,4, segundo a tabela de especificações 
de motores da WEG.
Atuação da unidade térmica
Como M é o múltiplo da corrente 
ajustada, 𝐼𝑎 é a corrente da unidade 
térmica temporizada e 𝐼𝑐 é a corrente 
que atravessa o relé, temos:
𝐼𝑝𝑚 = 𝑅𝑐𝑝𝑚 × 𝐼𝑛𝑚=6,4 × 68,8 = 440,3 𝐴
𝑀 =
𝐼𝑝𝑚
𝐼𝑎
=
440,3
68,8
= 6,4
Seleção da faixa de ajuste
Fonte: Mamede (2011).
De acordo com o 
gráfico 𝑇𝑎𝑟 = 5,5 s. 
Figura 12 – Característica do relé 
3UA da Siemens
PÓS-GRADUAÇÃO
Dica do Professor
Bloco 4
Heverton Bacca Sanches
Onde encontrar informação?
• O ELAT, Grupo de Eletricidade Atmosférica, do 
Instituto Nacional de Pesquisas Especiais (INPE), 
conta com um mapa em tempo real da intensidade 
de atividade atmosférica no Brasil.
Onde encontrar informação?
• O documentário 
Fragmentos de Paixão 
busca entender como 
tantas descargas 
atmosféricas podem 
afetar vidas de formas 
tão diferentes.
Onde encontrar informação?
Como você estudou os conceitos de proteção de 
sistemas elétricos, e considerando que por ano caem 
cerca de 50 milhões de raios e 500 pessoas são 
atingidas no Brasil, 130 delas fatais, e que o Brasil é o 
campeão mundial de incidência de raios, segundo o 
INPE (2019), vale a pena considerar ter o máximo de 
informação sobre esse fenômeno da natureza.
Referências
Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 
5410 – Instalações elétricas de baixa tensão. Rio de 
Janeiro: ABNT, 2004.
______. ABNT NBR 5419 – Proteção contra descargas 
atmosféricas Parte 1: Princípios gerais. Rio de Janeiro: 
ABNT, 2015.
BRASIL. INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS 
ESPACIAIS. Grupo de Eletricidade Atmosférica. 2019. 
Disponível em: 
<http://www.inpe.br/webelat/homepage/>. Acesso 
em: 26 fev. 2019.
http://www.inpe.br/webelat/homepage/
Referências
PRYSMIAN CABLES & SYSMEMS. 2010. Manual 
Prysmian de Instalações Elétricas. Disponível em: 
<https://br.prysmiangroup.com/sites/default/files/a
toms/files/Manual_Instalacoes_Eletricas.pdf>.
Acesso em: 26 fev. 2019.
SOUZA, José R. A. de; MORENO, Hilton. Guia EM da 
NBR 5410. Revista Eletricidade Moderna, São Paulo, 
2001.
%3chttps:/br.prysmiangroup.com/sites/default/files/atoms/files/Manual_Instalacoes_Eletricas.pdf%3e.