2 – Materiais e Equipamentos Elétricos – Capítulo 9 – Mamede
1
Ø De modo geral para a especificação de materiais e equipamentos, é necessário conhecer:
• Tensão nominal;
• Corrente Nominal;
• Frequência nominal;
• Potência nominal;
• Tensão suportável de impulso;
• Capacidade de corrente de curto-circuito.
Ø Exemplos:
1.Motor 50 cv, 380 V, IV pólos, 68,8 A, relação Inp/In=6,4, rotor bloqueado 12s, do tipo rotor
em curto-circuito (gaiola), ;
2.Transformador trifásico de 750 kVA, tensão nominal primária 13.800 V, tensão nominal
secundária 380V/220V, com derivações 13.800/13.200/12.600, ligação delta/estrela aterrado,
impedância percentual 5,5 %, frequência 60 Hz, tensão suportável de impulso 95 kV;
2 – Materiais e Equipamentos Elétricos
Diagrama
Unifilar
2
Ø Especificações do Sistema:
• Tensão Nominal Primária: 13,8 kV;
• Tensão Nominal Secundária: 380 V;
• Tensão de Fornecimento: 13,8 kV;
• Potência simétrica de curto-circuito no
ponto de entrega (A): 250 MVA;
• Tensão suportável de impulso: 95 kV;
• Tensão máxima de operação entre fase e
terra: 12 kV;
• Capacidade de Transformação: 2x750 MVA;
• Corrente de curto-circuito simétrica na Barra
B: 40 kA;
• Corrente de curto-circuito simétrica na Barra
C: 20 kA;
2 – Pára-Raio de Distribuição (1)
3
2 – Chave Fusível de Distribuição (2)
4
2 – Terminal Primário, Terminação ou Mufla (3)
5
2 – Transformador de Corrente (TC) (5)
6
Marcas de Polaridade Chave p/ Curto-Circuito
Medição
• Amperímetros,
medidores de energia:
kWh, kVArh;
• Classe de exatidão:
0,2-0,3-0,6-1,2;
Indicações:
• Faturamento: 0,3
• Medição p/ custos: 0,6
• Medidas (A): 1,2
Proteçã
o
• Relés de proteção;
• Classe de Exatidão: 5
ou 10 (erro %);
• Classes A: reatância
não desprezada; B:
Desprezada.
• Fator de
Sobrecorrente
2 – Transformador de Corrente (TC) (5)
ØTipos de TCs:
7
8
2 – Transformador de Corrente (TC) (5)
ØRelação de
Transformação:
Ip: Corrente primária (A)
I
RTC =
p
Is
Is: Corrente secundária (A)
Geralmente a corrente nominal
secundária é padronizada para 5
A
ØFator de Sobrecorrente (proteção):
I
I np = cs
Fs
Inp: Corrente nominal primária do TC (A)
Ics: Corrente de curto-circuito trifásica simétrica (A) NBR 6856-saturação somente com 20
vezes a corrente nominal do TC -> Fs=20
Fs: Fator de sobrecorrente
ØExemplo de Aplicação 2.1: Considere a proteção de sobrecorrente no primário de um transformador de
2500 kVA – 13.800/380V onde se utiliza um TC de alimentação para proteção. A corrente de curto-circuito
máxima no primário do transformador é de 4000A. Escolha a RTC adequada para as condições do exemplo.
Calcule a corrente de curto-circuito máxima no secundário do TC.
2 – Transformador de Corrente (TC) (5)
9
10
2 – Transformador de Potencial (TP) (6)
ØRelação de
Transformação:
Vp: Tensão primária (A)
V
RTP =
p
Vs
Tensão primária é a nominal do
sistema e a secundária
geralmente é 115V
Vs: Tensão secundária (A)
Não pode ficar em
curto-circuito no
secundário
Icc >> In
2 – Chave Seccionadora Primária (8)
Ø São fabricadas para interrupção do circuito com carga ou sem carga.
11
12
2 – Relé Primário de Média Tensão (9)
Ø Relés de sobrecorrente do tipo eletromecânico, eletrônico
(estático) ou microprocessado (numérico).
• Todas as funções de sobrecorrente supervisionam a corrente
do circuito onde o relé está alocado, comandando abertura
(sinal de trip) de disjuntor quando esta corrente ultrapassa um
valor pré-fixado (corrente de pick-up).
• Possuem uma unidade instantânea (50) e temporizada (51)
para atuação em sobrecarga ou curto-circuito.
• Características de tempo de atuação:
§Função 50/50N: a operação se completa em um intervalo de
tempo muito curto, após a ocorrência de sobrecorrentes e,
praticamente, independe de suas variações. Não há retardo de
tempo propositalmente incluído na sequência detecçãooperação;
§Função 51/51N - tempo definido: o tempo de atuação, neste
caso, independe do valor da corrente;
§Função 51/51N - tempo inverso: o tempo de operação é
inversamente proporcional ao valor da corrente;
§Função 51/51N - tempo muito inverso: são relés que
apresentam variações mais acentuadas das características do
tempo de atuação com a corrente de atuação.
Características – 51/51N
2 – Disjuntor de Potência – Média Tensão (10)
13
Ø Interrupção de altas correntes de curto-circuito através da extinção do arco em câmara fechada. Tipos:
§ A grande volume de óleo;
§ A pequeno volume de óleo;
§ A vácuo;
§ A hexafluoreto de enxofre (SF6).
Pequeno volume de óleo
Grande volume de óleo
14
2 – Fusível Limitador de Corrente – Média Tensão (11)
Normal
200
Sobrecarga
600
Curto-circuito
6000
Ø Possuem boa característica para interrupção
de correntes de curto-circuito, mas desempenho
ruim para correntes de sobrecarga.
2 – Fusível Limitador de Corrente – Média Tensão (11)
15
16
2 – Disjuntor de Baixa Tensão (14)
Ø Tipos:
§ Disjuntores Termomagnéticos (interrupção de correntes de sobrecarga e curto-circuito).
§Disjuntores somente térmicos (interrupção de correntes de sobrecarga).
§Disjuntores somente magnéticos (interrupção de correntes de curto-circuito).
§Disjuntores limitadores de corrente.
1. Alavanca de acionamento (estado do disjuntoron/off);
2. Mecanismo atuador – separação fonte/carga;
3. Contatos;
4. Terminais (fonte/carga);
5. Elemento bimetálico;
6. Parafuso para calibração da corrente de atuação
(sobrecarga);
7. Bobina/solenóide – elemento magnético (curtocircuito);
8. Câmara de extinção de arco.
2 – Disjuntor de Baixa Tensão (14)
Ø Disjuntor com disparador térmico simples
Ø Disjuntor com disparador térmico compensado
17
2 – Disjuntor de Baixa Tensão (14)
Ø Disjuntor com disparador termomagnético não compensado
Ø Disjuntor com disparador termomagnético compensado
18
2 – Fusível de Baixa Tensão (17)
Ø Tipo NH e Diazed (diferenças na curva característica de atuação – tempo x corrente.
§ Utilizados principalmente para limitação de correntes de curto-circuito (redução da capacidade de
ruptura do disjuntor)
19
20
2 – Contator Magnético (19) e Relé Bimetálico de Sobrecarga (20)
Bobina A1-A2
Circuito de
Força L1-L2-L3
Bobina do
Contator
Contato auxiliar
– NA ou NF
Circuito de
Força T1-T2-T3
Relé Bimetálico de
Sobrecarga
Relé térmico de
sobrecarga
2 – Contator Magnético (19) e Relé Bimetálico de Sobrecarga (20)
21
DIAGRAMAS
Diagrama de Força
Diagrama de Controle
Fase R
D
NA
L
C
C
Fase S
M
CHAVE BÓIA
ESQUEMA DA CHAVE BÓIA
DIAGRAMA DE FORÇA
DIAGRAMA DE COMANDO
ACIONAMENTO MANUAL E AUTOMÁTICO
ACIONAMENTO LOCAL E A DISTÂNCIA
2 – Contator Magnético (19) e Relé Bimetálico de Sobrecarga (20)
Ø Especificação – Contator/Relé bimetálico
29
30
2 – Métodos de Partida de Motores – Exemplo de Automação
Chave
Estrela-Triângulo
Circuito de força
Circuito de Comando
S/N
R1
CTd1
CR1
C1
Td1
C1
C1
S
Redução da tensão nos enrolamentos do motor
e a consequente redução da corrente de linha
na partida do MIT
2 – Métodos de Partida de Motores – Exemplo de Automação
31
Ø Dados de Placa Típico de um MIT (Motor de Indução Trifásico)
3,46
Classe de Isolação: Maior temperatura que o material pode suportar continuamente sem que
seja afetada a sua vida útil (norma NBR 17094-1:2008) : A-105oC; B-130oC; E-120oC; F155oC; H-180oC.
32
2 – Métodos de Partida de Motores – Exemplo de Automação
Chave Compensadora
Circuito de Comando
Circuito de
força
Ø Exemplo de Aplicação 2.1: Considere um motor 3Φ de IV pólos, Vn=380 V, Pn=200 cv, cosφ =0,87, η=95%, Ip/In=6,9.
Determinar as tensões e correntes no motor e na linha (rede) na partida considerando dois métodos de partida:
a)Estrela-Triângulo;
b)Chave compensadora com TAP de 65% e 80%;
Ø Exemplo de Aplicação 2.2: Considere um motor de II pólos, Vn=380 V, Pn=1 cv, In=1,9 A, Ip/In=6,2. Determinar as tensões e
correntes no motor e na linha (rede) na partida considerando dois métodos de partida:
a)Estrela-Triângulo;
b)Chave compensadora com TAP de 50% e 65%;
33
2 – Métodos de Partida de Motores
Método
Partida
Vantagens
Desvantagens
Partida
Direta
Custo reduzido e simplicidade
- Utilizada para pequenos motores (Pnm < 5cv
- Não empregada em cargas que necessitam de
acionamento lento e progressivo
Estrelatriângulo
-Custo reduzido
- Elevado número de manobras
- Corrente de partida reduzida a 1/3 da de
partida nominal
- Baixas quedas de tensão durante a partida
- Dimensões reduzidas
-Aplicação específica a motores com dupla tensão
nominal e que disponham de pelo menos seis terminais
acessíveis
- Conjugado de partida reduzido a 1/3 do nominal
- A tensão da rede deve coincidir com a tensão em
triângulo do motor
- O motor deve alcançar, pelo menos, 90% de sua
velocidade de regime para que, durante a comutação, a
corrente de pico não atinja valores elevados, próximos,
portanto, da corrente de partida com acionamento direto
Chave
compensa
dora
- Na derivação 65%, a corrente de partida na
linha se aproxima do valor da corrente de
acionamento, utilizando chave estrelatriângulo
- A comutação da derivação de tensão
reduzida para a tensão de suprimento não
acarreta elevação da corrente, já que o
autotransformador se comporta, neste
instante, como uma reatância que impede o
crescimento da corrente
- Variações gradativas de tape para adequar a
tensão ao sistema de fornecimento
- Custo superior ao da chave estrela-triângulo;
- dimensões normalmente superiores às chaves estrelatriângulo, acarretando o aumento no volume dos CCMs.