Proteção de Sistemas Elétricos - Parte 8

Prévia do material em texto

PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Proteção de Baixa Tensão
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Proteção de Baixa Tensão
Quadro de Comando e Proteção de Motores Elétricos
- dispositivos de proteção: fusível, relé
térmico, disjuntor;
- dispositivos de comando: botoeiras,
contator, temporizador;
- dispositivos de sinalização e medição:
sinaleiro, voltímetro, amperímetro.
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Proteção de Baixa Tensão
Diagramas:
Circuito de força é o responsável
pela alimentação do motor.
Circuito de comando é responsável
por comandar o circuito de força,
determinando quando o motor será
ligado ou desligado.
Diagrama de Força Diagrama de Comando
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
 São dispositivos cuja função é interromper a corrente elétrica em situações
anormais (por exemplo: curto circuitos, sobrecargas), no sentido de evitar
danos as pessoas, equipamentos e condutores.
- Fusíveis;
- Disjuntores;
- Relés Térmicos; etc.
Proteção contra Sobrecorrente:
- Proteção contra correntes de curto circuito;
- Proteção contra correntes de sobrecarga.
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
 Fusíveis
- Principal função é a proteção contra curto circuitos.
- Constituem-se de um condutor que se funde, interrompendo a circulação de
corrente, toda vez que ela ultrapassar o valor para o qual foi dimensionado.
- Devem ser trocados após a atuação.
- São unipolares e, consequentemente, podem causar danos a motores pela
possibilidade de operação monofásica.
- Possuem características de atuação (tempo-corrente) não ajustável.
- Classificação: segundo a tensão de alimentação (baixa ou alta tensão) e
segundo a característica de desligamento (efeito rápido: sem picos de
corrente ou efeito retardado: sujeitos a picos de correntes).
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
 Fusíveis Diazed
- Utilizados preferencialmente na proteção de
condutores elétricos e circuitos com motores.
- Podem ser do tipo rápido ou retardado.
- In até 100A tensões nominais de 500Vca / 220Vcc
- Capacidade de interrupção: 70kA até 500 Vca e
100kA até 220Vcc
 Fusíveis Silized (ultra rápidos)
- São utilizados na proteção de curto circuito de
tiristores e diodos em equipamentos retificadores e
conversores de frequência.
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
 Fusíveis NH
- Utilizados em instalações industriais ou grandes instalações
prediais na proteção de sobrecorrentes de curto circuito e
sobrecarga.
- Categoria de utilização: gG (proteção geral)
- In até 1250A tensões nominais de 500Vca / 250Vcc.
- Capacidade de interrupção 120kA até 500 Vca e 100kA até
250Vcc
Base NH Punho saca fusível
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
 Curva Característica de Tempo – Corrente
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
 Dimensionamento dos Fusíveis
Para efeito retardado (motores elétricos e cargas capacitivas
em geral).
Critérios:
- tempo de fusão virtual (tempo e corrente de partida);
- IFusivel >= 1,2 x INominal
- IFusivel <= IF máx deve proteger o valor máx. do fusível
admissível na tabela dos dispositivos de acionamento
(contatores e relés).
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
Exemplo:
Dimensionar o fusível para proteger o motor de 5cv, 220V/60Hz, VI pólos,
supondo que o seu tempo de partida seja de 5s (partida direta).
Pelo catálogo de motor:
In = 15,4A Ip/In = 6,8 logo: Ip = 6,8x15,4 = 104,72A.
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
a) Curva do fusível: Ip (104,8A) e Tp (5s) => Fusível 35A.
b) Pelo segundo critério:
IF >= 1,2xIn, temos: IF>= 18,5A. Logo: Fusível 35A atende.
c) Terceiro critério é o de coordenação: Verificar se o contator e o relé 
admitem esse fusível como fusível máximo. 
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Exercícios
Questão:
Marque a alternativa correta:
(a) Os fusíveis tipo retardado são indicados para proteção de circuitos resistivos e o tipo
rápido para proteção de circuitos indutivos e capacitivos.
(b) Os fusíveis possuem capacidade de realizar manobras.
(c) O tempo de atuação dos fusíveis tipo Diazed são diretamente proporcional à corrente
(d) Os fusíveis Diazed podem ser utilizados na proteção de curto-circuito em instalações
elétricas residenciais, comerciais e industriais, e quando corretamente instalados,
permitem o seu manuseio sem riscos de toque acidental.
(e) Os fusíveis possuem característica tempo-corrente ajustável, sendo possível a alteração
somente pela troca do fusível por outro de corrente nominal distinta.
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Exercícios
Questão (Petrobras - CESGRANRIO):
A Figura abaixo apresenta curvas tempo de fusão x corrente de fusíveis tipo D.
Deseja-se dimensionar um fusível do tipo D, para proteger contra curto-circuito o circuito
que alimenta um motor de indução trifásico. A corrente nominal desse motor é igual a 25
A, e a relação entre a corrente de partida direta e a corrente nominal é igual a 8.
Considerando o fator de multiplicação unitário, sabendo-se que o tempo de partida do 
motor é igual a 4 segundos, e de acordo com as curvas apresentadas na Figura acima, o 
valor mínimo, em ampère, da corrente nominal do fusível é:
(a) 20 (b) 25 (c) 35 (d) 50 (e) 63
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
 Disjuntores BT
- Os disjuntores motores são simultânea-
mente dispositivos de proteção e manobra.
- Características básicas:
 apresentam atuação multipolar.
 oferecem larga margem de escolha de
correntes nominais.
 operação repetitiva.
 possuem dois níveis de proteção:
> contra sobrecarga através de disparado-
res térmicos;
> contra correntes de curto circuito através
de disparadores magnéticos.
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
Disjuntores Termomagnéticos
São dispositivos que garantem, simultaneamente, a manobra e a proteção
contra as correntes de sobrecarga e contra correntes de curto-circuito.
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
Funcionamento:
Os disjuntores termomagnéticos são 
equipados com disparador térmico -
par de lâminas bimetálicas (contra 
sobrecarga) e disparador 
magnético - bobina eletromagnética 
(contra curto-circuito).
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
Aspecto interno de um disjuntor
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
Curva Característica de Atuação (tempo x corrente)
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
Curvas de Atuação (Baixa Tensão):
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
Disjuntor Motor: é um dispositivo para proteção de circuito elétrico e partida 
de motores.
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
Dimensionamento de um Disjuntor Motor:
 Capacidade nominal de interrupção 
máxima de curto-circuito (Icu)
 Corrente nominal do motor que está 
protegendo. Ex: Motor trifásico
[A]
Ps = é a potência mecânica em Watts
disponível no eixo do motor, que é a
potência nominal, geralmente expressa
em cv, kW ou HP;
V = tensão de operação nominal [V]
cos = fator de potência
 = rendimento [%]
 . cos V..3
[W] P
 I s

PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
Exemplo:
Disjuntor de corrente nominal IN ou de
ajuste = 200A,
a) Disjuntor é percorrido por uma
corrente I1 = 600A, temos:
I1 / IU = 600 / 200 = 3 => tempo de
disparo: 35 seg => ação do relé
térmico.
b) Ocorrendo um curto circuito e sendo
de 3kA o valor presumido para a
corrente de curto circuito no ponto de
instalação do disjuntor, temos:
I2 / IU = 3000 / 200 = 15 => tempo de
disparo: 0,015 seg => ação do relé
eletromagnético.
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Exercícios
Questão 6:
Em relação aos disjuntores, analise as afirmativas abaixo:
I. Os disjuntores termomagnéticos têm vantagens sobre os fusíveis, como a
atuação multipolar.
II.Os disparadores eletromagnéticos, dos disjuntores podem ser do tipo
instantâneo e temporizado.
III. Os disjuntores podem ser divididos em monopolares, bipolares, tripolares e
tetrapolares.
IV. Os disjuntores termomagnéticos têm atuação pelo efeito térmico, caso o
tipo de falha seja por curto-circuito.
Assinale:
(a) se apenas as afirmativas II e IV estão corretas.
(b) se apenas as afirmativas I, II e III estão corretas.
(c) se apenas as afirmativas II, III e IV estão corretas.
(d) se apenas as afirmativas III e IV estão corretas.
(e) se todas as afirmativas estão corretas.
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
 Relés Térmicos
- São dispositivos de proteção cuja operação são baseados no princípio de
dilatação de partes termo-elétricas (bimetálicas). A operação está baseado
nas diferentes dilatações que os metais apresentam quando submetidos a
uma variação de temperatura.
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
- Para supervisionar o motor, é colocado um elemento térmico em cada
condutor de fase. O aquecimento dos enrolamentos provoca uma
deformação nos bimetálicos. A deformação é maior ou menor, conforme o
valor da corrente.
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Dispositivos de Proteção
- Além dos contatos de força, os relés térmicos possuem contatos auxiliares
para interrupção da corrente no circuito de comando.
- Dimensionamento
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Exercícios
Questão:
A figura abaixo mostra o esquema de funcionamento de um modelo genérico 
de um dispositivo de proteção. Esse dispositivo corresponde a um
(a) disjuntor magnético. 
(b) disjuntor termomagnético. 
(c) interruptor termomagnético. 
(d) supressor de descargas atmosféricas. 
(e) dispositivo DR.
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Exercícios
Questão: (Petrobrás)
O avanço tecnológico dos dispositivos semicondutores, tais como diodos,
tiristores e conversores de frequência, possibilitou o desenvolvimento de
diversos equipamentos na área de controle de máquinas elétricas e qualidade
de energia dentre outras. Considere os dispositivos: disjuntor termomagnético,
fusível ultra-rápido, fusível NH, relé-térmico e contatora.
Qual desses dispositivos deve ser empregado para a proteção contra curto-
circuito dos dispositivos semicondutores
(a) Disjuntor termomagnético
(b) Fusível ultra-rápido
(c) Fusível NH
(d) Relé-térmico
(e) Contatora
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Exercícios
Questão:
Numere os itens abaixo de acordo com as curvas características do disjuntor
e curva de partida do motor.
( ) Desenvolvimento da corrente de partida do motor
( ) Curva de disparo do relé de sobrecarga do disjuntor
( ) Curva de disparo do relé de curto-circuito do disjuntor
1
2
3
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
Exercícios
Questão:
A figura abaixo representa a seletividade entre dois dispositivos de proteção.
(a) Disjuntor a montante de fusível.
(b) Fusível a montante de disjuntor.
(c) Disjuntor a montante de disjuntor.
(d) Fusível a montante de fusível.