Relatório 5 - Lab EB

Universidade de Brasília Faculdade de Tecnologia Departamento de Engenharia Elétrica

Disciplina: Laboratório de Eletricidade Básica 2016 / 2 Professor: Edvaldo Paniago Matrícula: 14/0048316 Aluna:  Natália Lopes Piauilino.

Turma:  C

Data: 20/09/2016

Experimento nº 5 – Medição M edição de Resistência de Aterramento 1.

Objetivos

O ensaio em questão tem como objetivo  proporcionar a prática na medição de resistência de aterramento de um eletrodo de aterramento, usando o método da queda de  potencial, a partir do uso do terrômetro.

2. Materiais e componentes

- Condutor de cobre - Terrômetro – Megabras MTD-20kWe - Eletrodo de aterramento; - Eletrodo auxiliar (sonda de tensão); - Eletrodo auxiliar de corrente.

elétrica, mas também por questões de segurança humana. Sem aterramento ou com um aterramento mal estruturado, é possível energizar a carcaça metálica de um equipamento, com um potencial mais elevado do que o da terra, colocando as pessoas em risco de choque ao tocarem no equipamento,  juntamente com um componente aterrado da estrutura.  Na prática, existem dois tipos de classificação de sistemas de aterramento: Aterramento de Segurança  –

Feitos objetivando a segurança humana e suas complicações. É usado, por exemplo, nas carcaças de motores, peças metálicas de componentes eletrônicos cotidianos (vide Figura 1).

3. Fundamentos teóricos

O sistema de aterramento tem como  principal objetivo a segurança humana, evitando a energização por meio de escoamento de corrente para a terra. A baixa resistência do sistema de aterramento facilita a  passagem e escoamento de corrente. Servem, também, para proporcionar um caminho de escoamento das descargas atmosféricas ou sobretensões devidas a manobras de equipamentos. Dentre outros objetivos pode-se citar também: controle das tensões envolvidas no solo quando um curto-circuito fase-terra retorna para terra; estabilizar tensão durante transitórios no sistema elétrico provocado por falta para a terra; escoar cargas estáticas acumuladas em estruturas, suportes e equipamentos no geral; para sistemas eletrônicos, deve fornecer plano de referência quieto, sem perturbações Podem ser considerados desde excelentes (resistências inferiores a 5Ω) até condenáveis (resistências superiores a 30Ω). A falta de cuidado e manutenção de sistemas de aterramento oferecem sérios  perigos não somente a performance dos 1 aparelhos que estão utilizando a rede

Figura 1. Aterramento de carcaça motora¹ Aterramento de Serviço  – Serve para melhorar a performance de serviços elétricos. Como exemplo tem-se o aterramento do ponto neutro de transformadores elétricos, assim como redes de distribuição elétrica. O método da queda de potencial é recomendado para medições por meio de equipamentos específicos, por exemplo, o terrômetro. O método consiste basicamente em fazer circular uma corrente por meio de um circuito compreendido pela malha de aterramento que queremos saber o valor da resistência ôhmica de aterramento, um trecho da terra e um eletrodo auxiliar de corrente. Simultaneamente deve-se medir a tensão entre

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a malha e o terra de referência (terra remoto)  por meio de uma sonda ou eletrodo auxiliar de  potencial. Mais a frente no relatório na seção 4, este método será melhor explanado.  Na Figura 2, tem-se um terrômetro que será utilizado neste experimento.

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Figura 4. Esquema TN c) Esquema IT

Figura 2. Terrômetro - Megabras MTD20kWe ²

Dependendo da maneira como o sistema é aterrado e qual é tipo de dispositivo de proteção utilizado, os esquemas podem ser classificados em:

 Neste caso o aterramento da fonte é realizado através de inserção de uma impedância de valor elevado. Dessa forma, a corrente é limitada a um valor desejado. Esse esquema é importante e restrito em locais onde uma primeira falha não pode desligar imediatamente a alimentação, como em salas cirúrgicas(vide Figura 5).

a) Esquema TT

O neutro da fonte é ligado diretamente à terra, estando as massas da instalação ligadas a um eletrodo de aterramento independente do eletrodo da fonte. O percurso de uma corrente fase-massa inclui a terra, dessa maneira, limita o valor da corrente, já que a terra possui alta resistência (vide Figura 3). Figura 5. Esquema IT

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Sequência da montagem 4.1 Construção do eletrodo de aterramento

Figura 3. Esquema TT3 b) Esquema TN

 Neste caso, o neutro é diretamente ligado à terra, estando as massas da instalação ligadas a esses pontos por meio de condutores metálicos. O percurso de uma corrente fasemassa é de baixa impedância, logo, a corrente  pode atingir valores altos. Isso não é um  problema, pois essa corrente elevada pode ser detectada facilmente por um disjuntor. Este é o mais comum no Brasil (vide Figura 4). 2

Com as hastes de aterramento e condutores de cobre deve-se montar um eletrodo de aterramento no formato retangular com dimensões de 2m x 1m. As hastes dele devem ser firmemente cravadas no solo e interligadas com os condutores de cobre. 4.2 Ligação do terrômetro

Após a construção do eletrodo de aterramento, ligar do terrômetro, que deverá ser posicionado próximo do eletrodo construído. Com o procedimento adequado para ligar o terrômetro, deve-se verificar o calor medido por ele. Se esse valor for pequeno,  procure selecionar a escala mais adequada, testando-as em ordem decrescente.  Dessa forma, se aparecer um número 1 na posição do dígito mais significativo, significa que o

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valor medido é maior que o valor máximo da escala selecionada. Para que as medições sejam feitas de maneira correta, o operante do aparelho deve ficar atento a um alarme acústico. Se ele tocar significa que existe alguma anormalidade nas conexões das estacas que impede a circulação da corrente de medição ou que há necessidade aprofundar ainda mais a estaca auxiliar de corrente. Sendo assim, deve ser revisada a instalação e corrigir o erro.

Figura 7. Curva característica teórica da resistência de aterramento4 4.4 Cálculo da resistência de aterramento

4.3 Realização das medições

Após as medições deve-se preencher uma planilha com os valores, e também fazer um gráfico da curva de resistência em função da distância a partir dos dados obtidos. Com o gráfico, pode-se conhecer o valor da resistência do eletrodo de aterramento em cada direção e sentido. A média aritmética dos quatro valores encontrados representará o valor da resistência de aterramento do sistema sob análise.

Devem ser realizadas medições em direções perpendiculares entre si e nos quatro sentidos, a partir da periferia do eletrodo de aterramento construído. O eletrodo auxiliar de corrente, mostrado na Figura 6, deverá ser cravado a uma distância mínima de 3 vezes a maior dimensão do eletrodo a ser medido, que no  presente caso, corresponde à diagonal do retângulo. Sugere-se então que esse eletrodo auxiliar seja instalado a uma distância de 20m, a partir da periferia do eletrodo construído.

4. O que se espera do experimento

A aprendizagem da importância de um sistema de aterramento e os seus métodos de medição é o grande objetivo desse experimento. Espera-se que o seja alcançado com a ajuda do professor. 5. Conclusão do Pré-relatório

Após a realização do pré relatório, consegue-se ter uma noção básica do funcionamento do sistema de aterramento. Assim, conclui-se que as montagens e respectivos cuidados com esse tipo de sistema são bastante importantes para a otimização e melhor uso de aparelhos domésticos.

Figura 6. Disposição dos eletrodos de medição4

O eletrodo auxiliar de tensão deve ser deslocado ao longo da direção estabelecida, em linha reta, no sentido do eletrodo auxiliar de corrente de 1,0 m em 1,0 m. Deve-se fazer a leitura do valor da resistência em cada posição, a partir disso obtém-se a curva de resistência em função da distância, conforme ilustra a Figura 7, onde Rv representa o valor verdadeiro do aterramento,  para o sentido em que as medições foram realizadas. Este procedimento deve ser repetido para os demais três sentidos escolhidos.

6. Respostas às questões do roteiro a) Qual a diferença entre eletrodo de aterramento e malha de aterramento?

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Eletrodo de aterramento é um elemento unitário condutor metálico em contato direto com a terra de modo a garantir ligação com o solo. Usado em aterramentos de pequeno e médio porte. Já a malha de aterramento é um trançado entre condutores e estacas que  podem dissipar correntes de valores elevados. Esta é utilizada em instalações

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de grande porte, como por exemplo, subestações. b) Verificar se a distância para a qual foi encontrado o valor da resistência de aterramento para cada sentido de medição, se situa a cerca de 62% da distância do eletrodo auxiliar de corrente para o eletrodo sob medição, conforme cita a NBR 15749, para sistemas de pequenas dimensões em solo homogêneo.

X Natália Lopes Piauilino

A região de estabilização da resistência de aterramento variou entre 55% e 70% da distância para as direções norte e sul, e ficou entre 40% e 85% para a direção leste. Sendo assim , nota-se que o valor 62% foi uma tendência central para as regiões, validando a  NBR 15749. c) Por que o terrômetro injeta corrente alternada (CA) no eletrodo auxiliar, e não corrente contínua (CC), para realizar as medições?

A corrente alternada é utilizada, pois evita a corrosão do eletrodo e a polarização, também evita a criação de correntes residuais no solo resultantes da polarização gerada. d) Considerando que o terrômetro funciona a bateria, portanto com corrente contínua (CC), qual a denominação do circuito que realiza a transformação desse tipo de corrente em corrente alternada (CA)?

Inversor.

7. Referências

[1]. Site http://forum.monzeiros.com/viewtopic.php?t=3 0261 , acessado em 16/09/2016 [2]. Site http://www.eletricouniao.com.br/equipamentos , acessado em 16/09/2016 [3]. Procobre; Aterramento elétrico.São Paulo-SP. [4]. Laboratório de Eletricidade Básica – 5°  Roteiro experimental . Brasília: UnB, 2016 [5]. NBR 15749 , ABNT, 2009.

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