Universidade Federal de Santa Catarina
Departamento de Engenharia Elétrica
Laboratório de Materiais Elétricos – EEL 7051
Professor Clóvis Antônio Petry
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Experiência 05
Resistência de Isolamento
Fábio P. Bauer
Tiago Natan A Veiga
Florianópolis, julho de 2006.
Sumário
1. Objetivos ........................................................................................................ 3
2. Introdução ...................................................................................................... 4
3. Aterramentos.................................................................................................. 5
3.1 Esquemas de Aterramento ....................................................................... 5
3.2 Esquema TN............................................................................................. 6
3.3 Esquema TT ............................................................................................. 6
3.4 Esquema IT .............................................................................................. 6
4. Ensaios de Laboratório .................................................................................. 7
4.1 Materiais Utilizados................................................................................... 7
4.2 Ensaio da Resistência de Isolamento ....................................................... 7
5. Conclusões..................................................................................................... 9
6. Referências Bibliográficas ............................................................................ 10
1. Objetivos
► Medir a resistência de isolamento das bancadas do laboratório de Materiais
Elétricos;
► Concluir se as medidas obtidas oferecem segurança suficiente para os
usuários.
2. Introdução
A resistência de isolamento de fios condutores estabelece um importante
parâmetro na segurança que uma rede elétrica pode oferecer.
A resistência de isolamento é a resistência entre dois corpos condutores
separados por um material dielétrico, em condições de ensaio especificadas.
Está associada a perdas de Joule nos dielétricos, portanto ao comportamento
em baixa freqüência.
Para as condições de ensaio desenvolvidas em laboratório, procurou-se
satisfazer as condições mínimas de isolação estabelecidas pela NBR
5410:2004.
As resistências de isolamento são essenciais para a segurança dos
usuários de uma rede elétrica, uma vez que a proteção contra choques pode
ser realizada de forma trivial com dispositivos de proteção em SELV (System of
Extra Low Voltage) ou PELV (SELV não separado da terra).
Os Ensaios descritos no presente relatório visaram à medição da
resistência de isolamento das bancadas do laboratório de Materiais Elétricos. O
número de bancadas ligadas varia de um a quatro e o objetivo visado na
experiência é verificar se as isolações respeitam a norma NBR 5410:2004.
3. Aterramentos
Denomina – se aterramento a ligação com a massa condutora da terra,
os aterramentos devem assegurar de modo eficaz a fuga de corrente para a
terra, propiciando as necessidades de segurança e de funcionamento de uma
instalação elétrica. O valor da resistência de aterramento deve satisfazer às
condições de proteção e funcionamento da instalação elétrica, de acordo com
os esquemas de aterramento.
3.1 Esquemas de Aterramento
A NB-3 fixa os seguintes esquemas de aterramento: Obs.: Para
classificar os esquemas de aterramento é utilizada a seguinte simbologia :
►A primeira letra representa a situação da alimentação em relação a
terra .
○ T = um ponto diretamente aterrado.
○ I = isolação de todas as partes vivas em relação à terra ou
aterramento de um ponto através de uma impedância.
►A segunda letra representa a situação das massas da instalação
elétrica em relação à terra
○ T = massas diretamente aterradas, independente do aterramento
eventual de um ponto da alimentação.
○ N = massas ligadas diretamente ao ponto da alimentação aterrado (
em CA o ponto aterrada é normalmente o neutro );
► Outras letras indicam a disposição do condutor neutro e do condutor
de proteção
○ S = funções de neutro e de proteção asseguradas por condutores
distintos.
○ C = funções de neutro e de proteção combinadas em um unico
condutor. (condutor PEN )
3.2 Esquema TN
Este esquema possui um ponto de alimentação diretamente aterrado,
sendo as massas ligadas a esse ponto através de condutor de proteção, são
considerados 3 tipos de esquemas TN :
o
TN-S, o condutor neutro e o de proteção são distintos
o
TN-C-S, o condutor neutro e o de proteção são combinados em
um único condutor em uma parte da instalação.
o
TN-C, o condutor neutro e o de proteção são combinados em um
único condutor ao longo de toda a instalação.
3.3 Esquema TT
Este esquema possui um ponto de alimentação diretamente aterrado,
estando as massas da instalação ligado aos eletrodos de aterramento
eletricamente distintos do eletrodo de aterramento da alimentação.
3.4 Esquema IT
Este esquema não possui nenhum ponto de alimentação diretamente
aterrado, somente as massas da instalação são aterradas. A figura 3.4 mostra
um esquema simplificado do aterramento IT.
Figura 3.4- Aterramento IT. Fonte:
PETRY, C.A. “Resistência de Isolamento”
4. Ensaios de Laboratório
Nas seções seguintes, será descrito o procedimento usado em
Laboratório para se obter as resistências de isolamento das bancadas do
laboratório de Materiais Elétricos, de acordo com a NBR 5410:2004 para baixas
tensões, item 7.3.3.
4.1 Materiais Utilizados
►1 Megohmetro digital. MINIPA Modelo MI-2650. Fundos de escala:
4000Ω/1000V
► 4 Bancadas com alimentação trifásica.
4.2 Ensaio da Resistência de Isolamento
O Ensaio para a medição da Resistência de Isolamento prevê que a
rede não deve estar energizada para a realização das seguintes medidas:
resistências entre os condutores vivos (fase e neutro) tomados dois a dois e
entre cada condutor vivo e terra.
Os valores obtidos devem satisfazer os critérios mínimos estabelecidos
na tabela 1, em particular a linha 1 (SELV) visto ser esta a condição
correspondente de ensaio.
Tabela 1- Valores Mínimos de Resistência de Isolamento
Em síntese o ensaio consiste em medir as resistências entre fase e
neutro, entre neutro e terra e entre fase e terra para uma duas, três e quatro
bancadas ligadas. As medidas são feitas com o megohmetro. Os resultados
dessas medições são mostrados na tabela 2.
Referência para
Medida
Resistência de Isolamento (Ω)
Número de Bancadas Ligadas
1
2
3
4
Fase - Neutro
> 4G 4,2G
3,1G
2,1G
Fase-Terra
> 4G > 4G
> 4G
> 4G
Neutro -Terra
> 4G > 4G
> 4G
> 4G
Tabela 2- Valores Obtidos nas Medições em Laboratório
Conforme observado na Tabela 2, em qualquer dos casos considerados
na Tabela 1, em especial para valores em SELV, os valores de resistência
medidos estão muito acima dos previstos pela norma, o que comprova que o
isolamento das bancadas do laboratório está adequado e o risco associado à
segurança dos usuários está nos limites de tolerância.
O motivo pelo qual a resistência de isolamento diminui à medida que o
número de bancadas cresce deve-se à modelagem dessa resistência. Como os
fios guardam um valor de tensão de ruptura, à medida que o circuito cresce, a
resistência equivalente provém das resistências em paralelo pré-existentes.
Portanto o valor resultante de resistência é sempre menor do que qualquer um
dos componentes de resistência na linha.
5. Conclusões
O Ensaio desenvolvido em laboratório permitiu avaliar diversos itens a
respeito da confiabilidade que um sistema elétrico pode oferecer com base tãosomente no valor da resistência de isolamento associada.
As medidas obtidas com o megohmetro mostraram claramente que o
laboratório apresenta valores muito acima do estabelecido pela norma, o que
garante a segurança dos seus usuários. À medida que se prolonga o
comprimento da linha, a resistência equivalente é modelada por resistências
em paralelo. Então a resistência equivalente sempre será menor do que
qualquer uma das resistências acopladas na linha.
Os esquemas de aterramento existentes permitem que o engenheiro
compreenda como os possíveis componentes podem ser conectados e com
isso avaliar a melhor maneira de projetar sistemas de segurança para o
usuário.
Resta lembrar que as medidas provenientes do megohmetro contêm
algum tipo de erro, mesmo que se trate de um instrumento digital de alta
precisão. Contudo, para as exigências da norma NBR 5410:2004 as medidas
apresentadas no relatório satisfazem as especificações de formulação de
projeto.
6. Referências Bibliográficas
[1]
PETRY,
C.A.
“Resistência
de
Isolamento”.
Disponível
em
.<www.inep.ufsc.br/~petry/>. Acesso em 03 jul. 3006
[2]
ANACOM:
“Ensaios”.
Disponível
em.<http://www.anacom.pt/template12.jsp?categoryId=48045>. Acesso em 03
jul. 2006.
[3] MATERIAIS DIELÉTRICOS: “Propriedades Eletromagnéticas dos Materiais”.
Disponível
em<
https://dspace.ist.utl.pt/bitstream/2295/57230/1/Trab_V_Dielectricos.pdf>.
Acesso em 03 jul. 2006.
[4]
ATERRAMENTOS:
“Esquemas
de
Aterramento”.
Disponível
.<http://dalcantara.vilabol.uol.com.br/index9.html>. Acesso em 03 jul. 2006.
em