Reles de potencia

1 Slide Relés de proteção Todo e qualquer sistema elétrico está sujeito a um defeito transitório ou permanente, apesar das precauções e dos cuidados tomados durante a elaboração do projeto e a execução das instalações, mesmo seuindo as normas mais se!eras e as recomendações existe existente ntes" s" #sses #sses defeit defeitos os pod poderã erãoo ter con conseq sequ$ u$nci ncias as irrele! irrele!ant antes es ou desast desastros rosas, as, dependendo do sistema de proteção preparado para aquela instalação em particular" %e modo eral, a proteção proteção de um sistema de baixa baixa ou alta tensão tensão é projetada projetada tomando&se tomando&se como base os fus'!eis e os relés" ( nome relé representa uma ama numerosa de equipamentos e dispositi!os, com as mais diferentes formas de construção e operação, para aplicações di!ersas, dependendo da import)ncia, do  porte e da seurança seurança da instalação instalação considerada" considerada" * +orma de construção Relés fluidodin)micos #stes relés utiliam os l'quidos, normalmente o óleo de !aselina, como elemento temporiador" temporiador" -ormalmente, são constru'dos para liação direta com a rede e montados nos pólos de alimentação do disjuntor de proteção" .ossuem um $mbolo mó!el que se desloca no interior de um recipiente, no qual é colocada certa quantidade de óleo, que  pro!oca a sua temporiação quando o $mbolo é deslocado para fora do recipiente pela ação do campo manético formado pela bobina liada diretamente ao circuito a ser   proteido" #m eral, são empreados na proteção de subestações de até 1"/// 0 02 2, send sendoo que que muita muitass conc conces essi sion onár ária iass limit limitam am sua sua apli aplica caçã çãoo a !alo !alore ress infe inferio riore res" s"  -ormalmente, os relés fluidodin)micos não são utiliados pelas concessionárias concessionárias de eneria elétrica na proteção de suas subestações de pot$ncia, em !irtude da sua estreita  possibilidade de coordenação coordenação com os elos fus'!eis de proteção de rede" 3ma outra limitação do seu uso, nesses casos, é quanto 4 inaplicabilidade de sua instalação ao tempo, fato caracter'stico das subestações das compan5ias de ser!iço p6blico de eneria elétrica" Relés eletromanéticos ( relé eletromanético é constitu'do basicamente de uma bobina en!ol!endo um n6cleo manético, cujo entreferro é formado por uma peça mó!el na qual é fixado um contato elétrico que atua sobre um contato fixo, permitindo a continuidade do circuito elétrico de acionamento do disjuntor" 2 referida peça mó!el se desloca no sentido de permitir o menor !alor de relut)ncia no circuito manético" -o entanto, 5á outras formas de construção de relés eletromanéticos" #xistem aqueles pro!idos de um $mbolo mó!el que é deslocado pela força eletromanética desen!ol!ida por uma bobina" 2ntes do ad!ento e dom'nio do mercado dos relés fluidodin)micos para proteção de pequenas subest subestaçõ ações, es, eles eles eram eram lara laramen mente te utili utiliad ados" os" Sua bob bobina ina é direta diretame mente nte liada liada ao circuito primário, estando em série com este" -os modelos destinados 4 operação de disjun disjuntor tores es aciona acionados dos por destr destra!e a!e mec)ni mec)nico co direto direto,, o $mbol $mboloo ae por impact impactoo mec)nico sobre o dispositi!o da tra!a" Relés eletrodin)micos (s relés eletrodin)micos funcionam dentro do princ'pio básico de atuação de duas  bobinas, sendo uma mó!el, interaindo dentro de um campo formado por outra bobina fixa, tal como se constroem os instrumentos de medida de tensão e corrente, con5ecidos como os de bobina mó!el" -a realidade, eles não t$m notá!el aplicação como elementos

de proteção de circuitos primários, apesar de sua rande sensibilidade" .or outro lado, apresentam um custo normalmente superior aos demais anteriormente citados" Seu princ'pio de funcionamento está baseado na passaem de uma corrente cont'nua, ou de uma corrente alternada retificada, atra!és do circuito da bobina mó!el, que está imersa em um campo manético criado pela bobina fixa, podendo, no entanto, ser  substitu'da por um 'mã permanente" ( mo!imento da bobina mó!el é obtido pela interação entre os dois campos manéticos que de!em ter polaridades iuais, a fim de  permitir a rotação desejada, de acordo com o princ'pio de que polos iuais se repelem" Relés de indução (s relés de indução também são con5ecidos como relés secundários, sendo laramente empreados em subestações industriais de pot$ncia e de concessionárias de ser!iço  p6blico, na proteção de equipamentos de rande !alor econ7mico" Seu princ'pio de funcionamento é baseado na construção de dois manetos, um superior  e outro inferior, entre os quais está fixado, em torno do seu eixo, um disco de indução" #sses n6cleos manéticos permitem a formação de quatro entreferros, cada um sendo responsá!el pelo torque de acionamento do disco" ( n6cleo superior é dotado de dois enrolamentos" ( primeiro é diretamente liado ao circuito de alimentação, no caso um transformador de corrente, enquanto o outro é responsá!el pela alimentação do n6cleo inferior" ( disco de indução possui um contato, denominado contato mó!el, que, com o mo!imento de rotação, atua sobre um contato fixo, fec5ando o circuito de controle" 3ma mola de restrição força o retomo do disco de indução 4 sua posição oriinal, responsá!el pela frenaem eletromanética, e seu ajuste é feito na instalação atra!és de  parafusos de ajuste" Relés térmicos #m eral, as máquinas, tais como transformadores, motores, eradores, etc", sofrem drasticamente com o aumento da temperatura dos seus enrolamentos, o que implica a redução de sua !ida 6til e, consequentemente, fal5a do equipamento" .ara se determinar  o !alor !erdadeiro da temperatura no ponto mais quente de uma máquina, é necessário introduir sondas térmicas no interior dos bobinados" #ssas sondas, porém, apesar de sua efici$ncia, passam a faer parte, mecanicamente, do equipamento, acarretando indesejá!eis consequ$ncias de manutenção" -o entanto, existem relés dotados de elementos térmicos ajustá!eis, c5amados de réplicas térmicas" #les são atra!essados  pela corrente de fase do sistema, diretamente ou por meio de transformadores de corrente, e, atra!és dos elementos térmicos com caracter'sticas semel5antes 4s caracter'sticas térmicas do equipamento que se quer proteer atuam sobre o circuito de alimentação da bobina do disjuntor, deseneriando o sistema antes que a temperatura atinja !alores acima do máximo permitido para aquela máquina em particular" #sses relés são c5amados também de imaem térmica, por apresentarem a mesma cur!a de aquecimento do equipamento a ser proteido" Relés eletr7nicos (s relés eletr7nicos são fruto do desen!ol!imento tecnolóico da eletr7nica dos sistemas de pot$ncia" São fabricados para atender todas as necessidades de proteção dos sistemas elétricos, competindo em preço e desempen5o com os modelos eletromec)nicos, exceto em pequenos sistemas, quando se podem utiliar os relés con!encionais de ação direta, dispensando&se os transformadores de medida e as fontes auxiliares de alimentação"

2 tecnoloia estática apresenta como !antaens adicionais sobre os relés con!encionais a compacticidade, a precisão nos !alores ajustados e a facilidade de modificação de cur!as de operação em uma mesma unidade" Relés diitais 3ma proteção baseada em técnicas de microprocessadores mantém o mesmo princ'pio e uarda os mesmos requisitos básicos aplicados aos relés eletromec)nicos ou de indução e aos relés estáticos ou eletr7nicos" -o entanto, os relés diitais oferecem, além das funções dos seus antecessores, no!as funções aos seus usuários adicionando maior  !elocidade, mel5or sensibilidade, interfaceamento amiá!el, acesso remoto, armaenamento de informações, etc" #nquanto os relés eletromec)nicos utiliam as randeas analóicas da tensão e da corrente e contatos externos, bloqueios, etc", denominados e!entos, os relés diitais utiliam técnicas de microprocessamento" -o entanto, as randeas de entrada continuam sendo analóicas e são con!ertidas internamente para sinais diitais atra!és de con!ersores analóicos8diitais 928%:" (s relés diitais c5earam ao mercado brasileiro em meados da década de 1; sensibilidade?

> rapide? > confiabilidade" (s relés de!em ser tão sens'!eis quanto poss'!el dentro de sua faixa de ajuste para a operação, pois, do contrário, a randea requerida para disparo da unidade poderá não faer operar o mecanismo de atuação nos tempos desejados, pro!ocando operações fora dos limites permitidos pelos equipamentos a  proteer" (s relés também de!em responder com extrema rapide 4s randeas elétricas para as quais estão ajustados, arantindo, desse modo, um tempo muito pequeno de duração do defeito" -ão se de!e confundir temporiação !oluntária de um relé com lentidão de seus mecanismos de operação" 2 primeira di respeito 4 técnica de projeto de proteção que  pre!$, entre outras, a seleti!idade entre unidades do sistema" Bá a seunda é própria das caracter'sticas construti!as" Todo sistema elétrico de!e apresentar um ele!ado rau de confiabilidade" #, neste particular, os relés são dispositi!os que, por sua própria naturea e responsabilidade, de!em ser extremamente confiá!eis para todas as condições de perturbação do sistema para as quais foram dimensionados e ajustados" C Slide Drandeas elétricas Easicamente, um relé é sensibiliado pelas randeas da frequ$ncia, da tensão e da corrente a que está submetido" .orém, tomando&se como refer$ncia esses !alores  básicos, podem&se construir relés que sejam ajustados para outros par)metros elétricos da rede, tais como imped)ncia, pot$ncia, relação entre as randeas anteriores, etc" %e modo eral, os relés podem ser assim classificados= > relés de tensão? > relés de corrente? > relés de frequ$ncia? > relés direcionais de pot$ncia e corrente? > relés de imped)ncia" #m eral, os relés de tensão utiliam a própria tensão do sistema e comparam seu !alor  com aquele pre!iamente ajustado para operação" ( !alor medido pode estar acima ou abaixo daquele tomado como refer$ncia, oriinando, da', os relés de sobre e subtensão" (s relés de corrente são, na realidade, os mais empreados em qualquer sistema elétrico, tornando&se obriatório o seu uso, em consequ$ncia da rande !ariação com que a corrente elétrica pode circular numa instalação, indo desde o estado em !aio 9corrente basicamente nula:, passando pela cara nominal, atinindo a sobrecara e, finalmente, alcançando o seu !alor supremo, nos processos de curto&circuito franco"  -estes dois 6ltimos casos, os danos 4 instalação são muito randes, acarretando, inclusi!e, preju'os ao patrim7nio, com inc$ndios e destruição" 2o contrário da corrente, a tensão, de um modo eral, é está!el, atinindo somente !alores ele!ados quando ocorrem fen7menos normalmente externos 4 instalação, tais como descaras atmosféricas, perturbação na eração, etc" São exceções a estes casos as sobretensões ad!indas dos curtos&circuitos monopolares em sistemas isolados ou aterrados sob alta imped)ncia, bem como as sobretensões resultantes de manobras de disjuntores" (s relés de frequ$ncia utiliam essa randea do sistema, comparando&a com o !alor   pre!iamente ajustado para operação" Se 5á diferença, além dos !alores prescritos no ajuste, o relé aciona o mecanismo de desliamento do disjuntor" Bá os relés direcionais são acionados pelo fluxo de pot$ncia ou corrente que circula em seus bobinados" (ra, como randeas naturais, somente a tensão, a corrente e a frequ$ncia são par)metros elétricos básicos" .ara um relé direcional de pot$ncia, é necessário um par de bornes, sendo um de tensão e outro de corrente, para que se obten5a o fluxo de demanda a cada

instante" (s relés direcionais são de pouca utiliação nas instalações industriais de  pequeno e médio portes, c5eando a ter aplicação obriatória em instalações de rande  porte supridas por duas ou mais fontes" (s relés atuam quando detectam o fluxo re!erso de corrente ou de pot$ncia no ponto de sua instalação" ( mesmo uso é feito laramente  pelas compan5ias concessionárias de ser!iço p6blico em suas subestações de pot$ncia" (s relés de imped)ncia utiliam como par)metros elétricos a tensão e a corrente no  ponto de sua instalação" Sabendo&se que a imped)ncia, num determinado ponto, é a relação entre a tensão e a corrente, o relé de imped)ncia nada mais afere do que o resultado desse quociente, para faer atuar o seu mecanismo de acionamento" F laramente aplicado nos sistemas de pot$ncia das concessionárias de eneria elétrica  para a proteção de lin5as de transmissão" G Slide Temporiação 2pesar de se esperar a maior rapide poss'!el na atuação de um relé, normalmente, por  questões de seleti!idade entre os !ários elementos de proteção, é necessário permitir aos relés uma certa temporiação antes que ordene a abertura do disjuntor" Hoo, tomando& se como base estas considerações, os relés podem ser classificados quanto ao tempo de atuação em= > relés instant)neos? > relés temporiados com retardo dependente? > relés temporiados com retardo independente" (s relés instant)neos, como o próprio nome di, não apresentam nen5um retardo intencional no tempo de atuação" ( retardo existente é função de suas caracter'sticas construti!as implicando certa inércia natural do mecanismo, temporiando assim a sua atuação" #les não se prestam 4 utiliação em esquemas seleti!os, onde os !alores das correntes de curto&circuito nos diferentes pontos são praticamente os mesmos" (s relés temporiados com retardo dependente são os mais utiliados em sistemas elétricos em eral" São caracteriados por uma cur!a de temporiação normalmente in!ersa, cujo retardo é função do !alor da randea que os sensibilia" #sses relés apresentam uma fam'lia de cur!as com as mais di!ersas decli!idades em raão das !ariadas aplicações requeridas na prática dos projetos de proteção" 2 +i" 1/"G mostra uma cur!a t'pica de um relé temporiado de retardo dependente, neste caso particular, e!idenciando as correntes circulantes no ponto de sua instalação" .ode&se obser!ar que, quanto maior a corrente, menor o tempo de atuação, justificando a denominação de temporiação in!ersa" ( relé temporiado com retardo independente, ao contrário do anterior, é caracteriado  por um tempo de atuação constante, independentemente da manitude da randea que o sensibilia" 2 +i" 1/"I apresenta as cur!as de um relé particular para operação por  corrente" .odem ser ajustados, em eral, para !ários tempos de atuação, dependendo das necessidades de um particular projeto de proteção" Jomo se pode obser!ar pela fiura,  para o ajuste num determinado !alor, por exemplo a cur!a 92:, o tempo de disparo independe do módulo da corrente do sistema, acima do !alor ajustado" I Slide +orma de acionamento (s relés podem acionar os equipamentos de interrupção de dois diferentes modos, pelos quais são comumente con5ecidos= > relés de ação direta? > relés de ação indireta"

(s relés de ação direta são laramente empreados na proteção de pequenas e até de médias instalações industriais" 2presentam a rande !antaem de, eralmente, dispensar  transformadores redutores, pois estão diretamente liados ao circuito que proteem, além de não necessitarem de fonte auxiliar para promo!erem o disparo do disjuntor" São de fácil instalação e aluns modelos requerem uma certa manutenção pre!enti!a, como no caso dos relés fluidodin)micos, nos quais é importante manter o fluido temporiador  isento de poeira e umidade excessi!a, pois, do contrário, as suas caracter'sticas tornam& se sensi!elmente alteradas" 2luns modelos pouco difundidos são alimentados atra!és de transformadores redutores, conser!ando, no entanto, a sua caracter'stica básica, que é o acionamento direto do disjuntor atra!és de um mecanismo próprio e particular para cada tipo ou fabricante" 2 +i" 1/"K mostra o esquema básico de liação de um relé de ação direta, para proteção de sobrecorrente, liado diretamente ao circuito que protee, enquanto a +i" 1/"< apresenta o esquema básico de um relé para proteção de sobrecorrente, alimentado atra!és de transformador de corrente" #ste 6ltimo tem sua aplicação justificada quando as correntes de caras ou de curto&circuito são muito ele!adas ou a tensão da rede requer uma isolação que pode comprometer a construção do relé" (s relés de ação indireta, con5ecidos também como relés secundários, t$m laro empreo nas instalações de médio e rande portes" 2presentam custos sensi!elmente mais ele!ados e necessitam de transformadores redutores como fonte de alimentação,  bem como requerem em eral uma fonte auxiliar de corrente cont'nua 9mais utiliada: ou de corrente alternada" ( in!estimento dessas unidades auxiliares torna o custo da  proteção muito ele!ado, justificando somente o seu empreo quando se tratar de instalações pro!idas de transformadores com pot$ncia iual ou superior a *"/// 02 em tensão de 1A,