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.