Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

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Distribuição de Energia Eléctrica na FEUP
Qual é o Sistema de Protecção associado à
Distribuição de Energia na FEUP e qual é a sua
eficácia?
Projecto FEUP 2009/2010
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Grupo ELE324
André Pinto; Diogo Bastos; Filipe Lopes; José
Reina; Ricardo Couto; Tiago Marques
Supervisor
Hélder Leite
Monitor
João Moreira
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Outubro de 2009
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Índice:
1. Índice de Imagens……………………………………………………………………...4
2. Resumo………………………………………………………………………………………5
3. Agradecimentos…………………………………………………………………………6
4. Introdução..………………………………………...........................................7
5. Conceitos………………………………………………………………………………….8
6. Descrição do Trabalho Realizado:………………………………………………9
-Sistemas de protecção da rede eléctrica …………………………….….10
-Disjuntores ………………………………………………………………………….. 12
-Tipos de Disjuntores …………………………………………………….12/13
-Relés ……………………………………………………………………………….……14
-Fusíveis …………………………………………………………………….……..…...15
-Tipos de Fusíveis ……………………………………………..………….15/16
-Disjuntores VS Fusíveis ……………………………………………..………….17
-Sistemas de Protecção da FEUP ………………………………………..….18
7. Conclusão..…………………………………………………………………..……..…19
8. Bibliografia ……………………………………………………………………………20
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Índice de Imagens:
1.
2.
3.
4.
5.
Disjuntor a óleo (http://www.termolay.com.br/images/disjuntor.jpg)
Disjuntor a ar comprimido (http://www.ndsengenharia.com.br/images/foto6.jpg)
Disjuntor a SF6 (http://www.ndsengenharia.com.br/images/MVC-017S.jpg)
Disjuntor a Vácuo (http://www.ndsengenharia.com.br/images/vacuo.jpg)
Disjuntor Comercial
(http://www.frol.com.br/images/disjuntor%20motor%20novo%20gv2_jpg.jpg)
6.
7.
8.
9.
Relé (http://www.donosgune.net/2000/irudiak/rele.jpg)
Fusível (http://www.donosgune.net/2000/irudiak/rele.jpg)
Fusível Rosca (http://www.cetisrj.com.br/fusiveis/fusivel.jpg)
Fusível Cartucho
(http://www.hifusi.com.br/attachments/Image/fusiveis%20cartucho%20tipo%20virola%20de%20a
%C3%A7%C3%A3o%20r%C3%A1pida.JPG)
10. Fusível Faca (http://img.mercadolivre.com.br/jm/img?s=MLB&f=102346345_9353.jpg)
11. Fusível vs Disjuntor (Montagem feita por membro do grupo)
12. Esquema da rede eléctrica na FEUP (representação do disjuntor no esquema) ( esquema
fornecido pelo monitor )
13. Transformador da FEUP (Foto tirada por membro do grupo)
14. Central da FEUP (Foto tirada por membro do grupo)
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Resumo:
Há vários sistemas de protecção como o relé, o disjuntor e fusíveis. Os sistemas
de protecção servem para proteger a rede eléctrica e evitar danificar tudo que se
encontra em contacto com a rede eléctrica. Na FEUP a maioria dos sistemas de
segurança são os disjuntores.
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Agradecimentos:
Agradece-se à Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, pelos
recursos disponibilizados para este projecto, ao monitor João Moreira pela orientação
e ajuda, e ao Supervisor Hélder Leite por ajudar o monitor e consequentemente o
grupo.
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Introdução:
Enquadramento:
O trabalho aqui descrito está inserido na componente de Sistemas Eléctricos da
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, efectuado no âmbito da disciplina
Projecto Feup.
Motivação:
A motivação para a realização deste trabalho prende-se com a tentativa de
compreender a verdadeira dimensão que é a Faculdade de Engenharia da
Universidade do Porto, através dos seus sistemas eléctricos, o conhecer de algo
importante na área de formação dos elementos do grupo e na obtenção de uma boa
classificação nesta disciplina.
Objectivos:
 Este relatório visa fazer uma analogia entre os diferentes dispositivos de segurança
existentes, evidenciando as suas características, mecanismos de funcionamento e
consequentes vantagens e desvantagens face a determinadas situações.
 Após essa distinção, abordaremos o cenário presente na FEUP, os dispositivos e as
instalações do seu posto de transformação (PT), analisando de maneira justificada
essa escolhas sendo esse o objectivo primário do trabalho do nosso projecto.
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Conceitos:
Tensão eléctrica: Também chamada de diferença de potencial, é uma medida
corrente eléctrica, é medida por um voltímetro e expressa-se em volts (U)
da
Potência eléctrica: É a energia recebida por unidade de tempo e expressa-se
em Watts (w)
Kw/h: É a unidade de medida de energia gasta por cada hora, utilizada para fazer
cálculos de gastos de energia, e pelas empresas de energia para contagem da
quantidade de electricidade.
Corrente nominal: Corrente máxima que o aparelho aguenta sem ter que abrir o
circuito.
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Descrição do Trabalho Realizado:
Uma lei vital na electrotécnica: nunca fazer um circuito eléctrico sem
protecções de modo a proteger o seu funcionamento.
Como se pode então proteger a rede eléctrica? E isso que vai ser falado neste
relatório.
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Sistema de Protecção da rede eléctrica:
Sistemas de protecção eléctrica são como o nome indica sistemas para
proteger a corrente eléctrica, ou melhor para nos proteger da corrente eléctrica.
Há dois tipos de protecção da rede eléctrica, o tipo directo e o tipo indirecto. O
tipo directo é protecção directa para que as pessoas não entrem em contacto com a
rede eléctrica, como isolamento dos cabos, protecção dos transformadores através de
jaulas fechadas de modo a não termos acesso a elas sem as devidas condições de
segurança reunidas. Entre os sistemas indirectos encontram-se como mais comuns, o
disjuntor, fusível e o relé.
Cada um tem um modo diferente de funcionamento, mas fazem todos a
mesma coisa, ou seja quando há uma avaria ou um pico na corrente, quer seja excesso
de voltagem ou decréscimo da mesma, os sistemas de protecção são accionados
cortando a corrente eléctrica protegendo assim não só todos os componentes
eléctricos ligados as tomadas como também nós de eventuais choques eléctricos.
O primeiro é a fiabilidade, esta se calhar deverá ser a característica mais
importante, para um sistema de protecção ser fiável deverá ser o mais simples possível
evitando assim complicações de montagens. Visto que 99,9% do seu tempo de vida
estará estagnado os sistemas devem ser testados e revistos de ano a ano para nos
certificarmos que nenhum dos seus componentes se encontra degradado, inutilizando
a protecção do sistema.
O segundo é a sensibilidade, os sistemas de protecção devem ser sensíveis o
suficiente para cortarem a corrente sempre que esta passe um determinado limite. A
sua sensibilidade deverá ser tal que o sistema de protecção a actuar primeiro tem que
ser o sistema mais próximo do curto-circuito e não o sistema que está depois desse.
Evidentemente que os sistemas de segurança também não devem ser demasiado
sensíveis, dado que a corrente eléctrica não tem sempre a mesma voltagem, há
variações mínimas.
O terceiro será então a rapidez, um curto-circuito deverá ser eliminado o mais
rapidamente possível de modo a evitar estragos tanto na linha eléctrica como nos
objectos que dependem da mesma, para tal a rapidez dos sistemas de protecção
deverá ser a maior possível. Porém os sistemas de protecção têm também um sistema
de temporização para que não cortem a energia mal haja um pico visto a rede eléctrica
não ser constante fazendo com que aconteça alguns picos momentâneos na mesma
que em nada prejudicam a rede eléctrica.
O quarto será a segurança, a segurança indica o bom funcionamento do
dispositivo em caso de curto-circuito e evita a sua operação quando esta não deve
acontecer. A segurança é muito importante pois caso o dispositivo não funcione ou
funcione quando não deve interrompe-se a corrente desnecessariamente. A segurança
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depende tanto da sensibilidade como da coordenação do dispositivo (temporização,
intensidade, etc.)
O quinto e último é a selectividade, quando há um defeito num determinado
troço da corrente eléctrica apenas o mesmo é cortado e não toda a rede ou uma maior
parte dela, afectando assim o menos possível a rede eléctrica.
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Disjuntores:
Os disjuntores têm a função de:
 Abrir ou fechar voluntariamente o circuito
 Proteger contra um eventual curto-circuito
Quando se dá um aumento súbito da corrente eléctrica no circuito o
mecanismo que reage ao magnetismo do disjuntor abre o mesmo evitando danos
maiores nos equipamentos.
 Proteger contra uma eventual sobrecarga
Quando a corrente eléctrica estaciona em valores superiores à da corrente
nominal do disjuntor por um certo intervalo de tempo, aumenta a temperatura no
mecanismo que reage à temperatura no disjuntor causando a abertura do circuito.
Tipos de disjuntores:
Os disjuntores estão divididos em 2 grandes tipos os disjuntores de alta tensão
e os de baixa tensão.
Entre os de alta tensão podemos encontrar o disjuntor a óleo (fig. 1); disjuntor
a ar comprimido (fig. 2); disjuntor a SF6 (fig. 3) e disjuntores a vácuo (fig. 4).
2-Disjuntores a Ar Comprimido
1-Disjuntor a óleo
3- Disjuntores a SF6
4-Disjuntores a vácuo
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Entre os disjuntores de baixa tensão encontramos o disjuntor mais comum e
mais conhecido por as pessoas, e aquele que encontramos na maioria das casas. (fig.
5).
5- Disjuntor Comercial
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Relés:
Os disjuntores de Média Tensão (MT) são normalmente acompanhados por
Relés.
Os relés (fig. 6) medem a tensão e intensidade da corrente eléctrica e em caso
de anomalias envia um sinal ao disjuntor para este abrir.
6- Relé
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Fusíveis:
Os fusíveis têm a função de:

Proteger contra uma eventual sobrecarga ou curto-circuito
Quando a corrente eléctrica atinge valores superiores à da corrente nominal do
fusível o metal no seu interior funde e interrompe a corrente eléctrica.
7-Fusíveis
Tipos de fusíveis:
Existem vários tipos de fusíveis dependendo da situação. Alguns deles são fusível rolha
(fig. 8), fusível de cartucho (fig. 9) e o mais conhecido por nós muito utilizado nos
automóveis fusível faca (fig. 10)
8- Fusível Rolha
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9- Fusíveis Cartucho
10 -Fusíveis Faca
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Disjuntores VS Fusíveis:
Aspectos a considerar:
A fiabilidade é tanto maior quanto menor a necessidade de manutenção e
denegrição dos contactos. (um fusível tem que ser substituído após um incidente)
A sensibilidade do fusível é maior que a do disjuntor pois o fusível reage
instantaneamente e o disjuntor responde num período de tempo maior.
Enquanto os disjuntores são melhores pela sua reutilização pecam pelo seu
preço, mais avultado que os dos fusíveis.
Logo, a situação ideal não será Disjuntores versus Fusíveis mas sim disjuntores
onde é mais necessário e fusíveis onde se possa dispensar o uso de disjuntores.
11-Fusível vs Disjuntor
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Pergunta Problema: Qual é o Sistema de Protecção
associado à Distribuição de Energia na FEUP e qual
é a sua eficácia?
A entrada de energia no posto de transformação (PT) é à voltagem de 15000V,
e o transformador baixa a tensão para 400V (trifásicos) ou seja 230V monofásicos para
melhor rendimento. A FEUP usa em grande maioria disjuntores de vácuo de média
tensão como sistema de segurança, pois existiu capacidade financeira para suportar
um investimento assim, passando à frente da tal “parceria” disjuntor-fusível que era
esperada, sendo os poucos fusíveis presentes utilizados por exemplo para sinalizar se
as três fases estão ligadas.
Este sistema é dispendioso mas extremamente eficaz, e os disjuntores têm
outra particularidade: para aceder aos transformadores e necessário uma chave,
estando esta presa aos disjuntores e sendo que a única forma de a retirar e desligando
os mesmo, cortando assim a energia aos transformadores de modo a quem aceder aos
mesmo esteja perfeitamente seguro.
Disjunto
12- Esquema da rede eléctrica na FEUP (representação do disjuntor no esquema)
13-Transformador da Central da FEUP
14- Central da FEUP
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Conclusão:
Os Sistemas de Segurança são essenciais a qualquer circuito eléctrico, pois não
há redes livres de erros e quando estes acontecem devemos estar protegidos o melhor
possível, de modo a não danificar nada nem a magoar ninguém.
A Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto adoptou um óptimo
sistema de segurança, revelando um investimento pensado e apoiado
tecnologicamente ao mais alto nível.
Como ficamos a saber na visita a um posto de transformação da FEUP, existem
mais postos localizados estrategicamente pela área da Faculdade junto dos locais de
maior necessidade para obter um maior rendimento energético, manifestando uma
eficácia notável em todo o maneamento e processamento de energia.
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Bibliografia:
Wikipédia.2009.http://pt.wikipedia.org/wiki/Disjuntor
(acedido em 5 de Outubro de 2009)
Eletronica.2007. www.electronica-pt.com/index.php/
(acedido em 5 de Outubro de 2009)
HSW International, Inc. 1998.www.ciencia.hsw.uol.com.br/redes-eletricas10.htm
(acedido 5 de Outubro de 2009)
Matos, Manuel António. 1996.Noções de dimensionamento
de canalizações eléctricas. paginas.fe.up.pt/~mam/dimensionamento.pdf
(acedido 5 de Outubro de 2009)
Universidade Aberta. 2002. http://www.univ-ab.pt/formacao/sehit/curso
(acedido 06 October 2009)
<riscos eléctricos><tensão eléctrica>
NDS engenharia LTDA. 2009. http://www.ndsengenharia.com.br/servicos.htm
(acedido 7 de Outubro de 2009)
Marshall Brain. 1998. "HowStuffWorks - Como funcionam as redes eléctricas". Publicado em
01 de Abril de 2000 (actualizado em 09 de Abril de 2008) http://ciencia.hsw.uol.com.br/redeseletricas10.htm
(acedido em 08 de Outubro de 2009)
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