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Need an account? Click here to sign up. Download Free PDF. Juan Silva. A short summary of this paper. O guia complementa a norma. A companhia da norma, evidentemente, torna a leitu- ra do guia mais enriquecedora. Ou vice-versa. Foram aplicadas de forma comedida, no entanto. Pode ficar devendo a eles em muitos aspectos.
Nosso guia vai mais longe. Vale a pena? Dimensionamento de circuitos Circuitos de motores X XXX. XX Artigo X. As linhas podem ser cons- compressores, fornos, etc. Assim, com a barreira interna, o equipamen- acompanham. Aqui, temos um produto pessoa comum ou uma pessoa tecnicamente esclarecida.
Como se incorpora essa exi- Tabela 20 da NBR Lembremos que: Fig. Em todos os seus circuitos. Caso ultrapasse, o DR deve atuar. Mas nada que assuste.
Veja-se a figura 3. Nem poderia ser diferente. A tabela I ilustra uma dessas tabelas. O que o projetista faz, ao confrontar o falta. Afinal, raciocinando Fig. Se exis- tabelas. Ficaremos aqui com todos, indistintamente. Ele mede per- manentemente a soma vetorial das correntes que percorrem os condutores de um circuito figura 1a. Assim, o dispositivo item 5.
As NBR item 5. Restaria saber qual. Para o primeiro, a com diferencial tipo S a montante de dispositivo s tipo G. Quando for o caso, o uso de DPS fornece uma alternativa eficaz. O processo completo do projeto esta ilustrado no fluxograma ver Figura B. Obter dados em B. A Figura B. Como exemplo, as linhas de sinal podem ser protegidas utilizando cabos blindados e as linhas de energia utilizando conjuntos de DPS coordenados.
Adicionalmente, o uso de cabos triaxiais pode ser vantajoso. Figura B. Todos os equipamentos, exceto alguns tipos de antenas, podem ser protegidos desta maneira.
Todas estas blindagens devem ser equipotencializadas em ambas as extremidades. Para este objetivo, consultar a IEC Figura C. Tabela D. Neste caso, DPS ensaiado na classe 2 podem ser apropriados. Livro Epi E Epc April A fora axial no condutor horizontal tende a puxar o condutor para fora da abraadeira.
O valor numrico da fora ao longo do condutor horizontal , considerando o valor de pico da corrente de kA e o comprimento. NOTA No exemplo em questo, a cota "a" mostra o local de uma eventual emenda capaz de suportar os esforos calculados neste ponto. Considerado o valor de pico de corrente de kA e o comprimento do condutor vertical de 0,5 m. Em termos da amplitude da fora aplicada, o valor instantneo da fora eletrodinmica, F t , proporcional ao quadrado da corrente instantnea l t 2.
Em termos de desenvolvimento dos esforos na estrutura mecnica do SPDA, expresso pelo produto da deformao elstica b t e a constante elstica k da estrutura do SPDA, os dois seguintes efeitos devem ser considerados.
A frequncia natural mecnica associada ao comportamento elstico da estrutura do SPDA , e a deformao permanente da estrutura do SPDA associada ao seu comportamento plstico so os parmetros mais importantes.
Alm disso, em muitos casos, o efeito das foras de atrito da estrutura importante. A amplitude das vibraes da estrutura elstica do SPDA causada pela fora eletrodinmica desenvolvida por uma corrente de descarga atmosfrica pode ser avaliada por meios de equaes diferenciais de segunda ordem, sendo que o fator-chave a relao entre a durao do impulso de corrente e o perodo da oscilao mecnica natural da estrutura do SPDA.
A condio tpica encontrada em instalaes de SPDA consiste em perodos de oscilao natural da estrutura muito maiores do que aqueles da fora aplicada durao do impulso de corrente da descarga atmosfrica. Neste caso, os esforos mecnicos mximos ocorrem depois do trmino do impulso de corrente e tm um valor de pico que permanece mais baixo do que aquele da fora aplicada, e podem, na maioria dos casos, ser desprezados.
Uma deformao plstica ocorre quando os esforos de tensionamento excedem o limite elstico do material. Se o material que compe a estrutura do SPDA dctil, como alumnio ou cobre recozido, as foras eletrodinmicas podem deformar os condutores nos cantos e laos.
Os componentes do SPDA devem, portanto, ser projetados para suportar estas foras e mostrar essencialmente um comportamento elstico. O esforo mecnico total aplicado estrutura do SPDA depende da integral no tempo da fora aplicada e, portanto, da energia especfica associada com o impulso de corrente, mas depende tambm da forma de onda do impulso de corrente e da sua durao comparada com o perodo de oscilao natural da estrutura.
Todos estes parmetros devem, portanto, ser levados em conta durante os ensaios. Quando a corrente de uma descarga atmosfrica flui por meio de um arco, uma onda de choque produzida. A severidade do choque dependente do valor de pico e da taxa de subida da corrente.
Em geral, os danos devido onda de choque acstica so insignificantes nas partes metlicas do SPDA, mas podem causar danos nas proximidades. Na prtica, ambos os efeitos, trmicos e mecnicos, ocorrem simultaneamente. Se o aquecimento do material dos componentes hastes, grampos etc. Em casos extremos, o condutor pode se fundir explosivamente e causar danos considerveis nas proximidades da estrutura.
Se a seo reta do metal suficiente para suportar toda a ao seguramente, somente a integridade mecnica deve ser verificada. Em geral, o centelhamento importante em ambientes inflamveis ou na presena de materiais combustveis.
Para os componentes do SPDA, na maioria dos casos prticos, o centelhamento no crtico. Dois tipos diferentes de centelhamento podem ocorrer: centelhamento trmico e centelhamento por tenso. O centelhamento trmico ocorre quando uma corrente muito alta forada a passar por uma juno entre dois materiais condutores.
A maioria dos centelhamentos trmicos ocorre perto das extremidades dentro de uma juno se a presso da interface bastante baixa; a causa primria a alta densidade de corrente e a presso inadequada da interface. A intensidade do centelhamento trmico associada energia especfica e, portanto, a fase mais crtica da descarga atmosfrica a primeira descarga de retorno.
O centelhamento por tenso ocorre quando a corrente forada a tomar caminhos curvos, por exemplo, dentro de uma juno, se a tenso induzida nestes laos exceder a tenso disruptiva entre as partes metlicas. A tenso induzida proporcional indutncia prpria multiplicada pela taxa de subida da corrente da descarga atmosfrica. A componente mais crtica da descarga atmosfrica para o centelhamento por tenso , portanto, a descarga atmosfrica subsequente negativa. Os sistemas de proteo contra descargas atmosfricas so construdos por vrios componentes diferentes, cada qual com uma funo especfica dentro do sistema.
A natureza dos componentes e os esforos especficos aos quais eles esto sujeitos requerem consideraes especiais no preparo de ensaios de laboratrios para verificar seus desempenhos. Os efeitos no subsistema de captao surgem de ambos os efeitos: mecnicos e trmicos como discutido a seguir, em 0.
Para efeitos de eroso de arcos, dois parmetros de ensaios principais devem ser considerados: a carga da componente longa da descarga atmosfrica e sua durao. A carga impe a entrada de energia na regio de contato do arco. Em particular, as descargas atmosfricas de longa durao mostram-se as mais severas para este efeito, enquanto que as descargas atmosfricas de curta durao podem ser desprezadas.
A durao da corrente tem um importante papel no fenmeno de transferncia de calor para o material. A durao da corrente aplicada durante os ensaios deve ser comparvel s das descargas atmosfricas de longa durao 0,5 s a 1 s. Os efeitos em condutores de descida causados pelas descargas atmosfricas podem ser divididos em duas categorias principais: a. Na maioria dos casos, estes dois efeitos atuam independentemente um do outro, e ensaios de laboratrio separados podem ser feitos para se verificar cada efeito.
Esta aproximao pode ser adotada em todos os casos em que o aquecimento desenvolvido pela passagem da corrente das descargas atmosfricas no modifique substancialmente as caractersticas mecnicas. Clculos e medies do aquecimento de condutores de diferentes sees retas e materiais causado pelo fluxo da corrente da descarga atmosfrica tm sido publicados por vrios autores.
Os principais resultados em termos de curvas e formulas esto resumidos em 0. Nenhum ensaio de laboratrio , portanto, necessrio, em geral, para verificar o comportamento de um condutor sob o ponto de vista de elevao de temperatura. Em todos os casos para os quais um ensaio de laboratrio requ isitado, as seguintes consideraes devem ser levadas em conta: a. Valores numricos a serem. Dados conservativos so obtidos considerando-se descargas atmosfricas positivas; c. Na maioria dos casos, a durao do impulso de corrente to curta que o processo de aquecimento pode ser considerado adiabtico.
Como discutido em D. A fora proporcional ao produto das correntes que fluem pelos condutores ou ao quadrado da corrente se um condutor com dobra simples for considerado e inversamente proporcional distncia entre os condutores. Uma situao usual, onde um efeito visvel pode ocorrer, quando um condutor forma um lao ou dobrado. Quando este condutor conduz a corrente da descarga atmosfrica, ele submetido a uma fora mecnica que tentar estender o lao e endireitar o canto e ento dobr-lo para fora.
A magnitude desta fora proporcional ao quadrado da amplitude de corrente. Uma distino clara deve ser feita , entretanto, entre a fora eletrodinmica, a qual proporcional ao quadrado da amplitude da corrente, e o esforo correspondente que depende das caractersticas elsticas da estrutura mecnica do SPDA. Para estruturas do SPDA de frequncias naturais relativamente baixas, o esforo desenvolvido dentro da estrutura do SPDA deve ser consideravelmente mais baixo que a fora eletrodinmica.
Neste caso, nenhum ensaio de laboratrio necessrio para verificar o comportamento de um condutor dobrado em um ngulo reto sob o ponto de vista mecnico, desde que as reas das sees transversais prescritas nesta Norma sejam cumpridas. Em todos os casos para os quais um ensaio de laboratrio requerido especialmente para materiais dcteis , as seguintes consideraes devem ser levadas em considerao. Trs parmetros da primeira descarga atmosfrica de retorno devem ser considerados: a durao, a energia especfica da corrente de impulso e, no caso de sistemas rgidos, a amplitude da corrente.
A durao do impulso de corrente, comparado com o perodo da oscilao mecnica natural da estrutura do SPDA, determina o tipo de resposta mecnica do sistema em termos de deslocamento: a. O valor de pico do impulso de corrente tem um efeito limitado;. A energia especfica de um impulso de corrente determina o esforo que causa as deformaes elstica e plstica da estrutura do SPDA.
Os valores numricos a serem considerados so aqueles relevantes primeira componente da descarga atmosfrica. Os valores mximos do impulso de corrente determinam a extenso do deslocamento mximo da estrutura do SPDA, no caso de sistemas rgidos com alta frequncia de oscilao natural.
Os valores numricos a serem considerados so aqueles pertinentes primeira componente da descarga atmosfrica. Os componentes de conexo entre condutores adjacentes de um SPDA so possveis pontos fracos, trmicos e mecnicos, sujeitos a altssimos esforos. No caso de um conector instalado de maneira a fazer com que o condutor forme um ngulo reto, os efeitos principais dos esforos esto associados s foras mecnicas as quais tendem a endireitar o.
Alm disto, o efeito de aquecimento causado pela concentrao da corrente sobre pequenas superfcies de contato tem um efeito no desprezvel. Ensaios de laboratrio tm mostrado que difcil separar os efeitos um do outro, uma vez que uma complexa interao de efeitos se estabelece: a resistncia mecnica afetada pela fuso localizada da rea de contato; deslocamentos relativos entre partes dos componentes de conexo promovem a ocorrncia de arcos e a consequente gerao de calor intenso.
Na ausncia de um modelo vlido, os ensaios de laboratrio devem ser conduzidos de forma a representar o mais prximo possvel os parmetros adequados da corrente da descarga atmosfrica nas situaes mais crticas, isto , os parmetros da corrente da descarga atmosfrica devem ser apl icados por meio de um nico ensaio eltrico.
Trs parmetros devem ser considerados neste caso: o valor de pico, a energia especfica e a durao do impulso de corrente. Os valores mximos do impulso de corrente determinam a fora mxima, ou a extenso do deslocamento mximo da estrutura do SPDA, se a fora de trao eletrodinmica exceder as foras de atrito. Dados conservativos so obtidos considerando-se as descargas atmosfricas positivas. A energia especfica de um impulso de corrente determina o aquecimento nas superfcies de contato, onde a corrente se concentra em reas pequenas.
Os valores numricos a serem considerados so aqueles pertinentes a primeira componente da descarga atmosfrica. A durao do impulso de corrente determina o deslocamento mximo da estrutura, depois que as foras de atrito so excedidas, e tem um importante papel no fenmeno de transferncia de calor dentro do material. Os problemas reais com eletrodos de aterramento so relacionados com corroso qumica e danos mecnicos causados por outras foras que no as eletrodinmicas.
Em casos prticos, a eroso do eletrodo de aterramento na regio de contato de arcos de menor importncia. Deve-se, portanto, considerar que, contrariamente captao, um SPDA tpico tem vrios componentes em contato com a terra, e a corrente de da descarga atmosfrica dividida entre vrios eletrodos, causando assim efeitos menos importantes associados a arcos.
Dois parmetros de ensaios principais devem ser considerados neste caso: a. Em particular, a contribuio da primeira descarga atmosfrica pode ser desprezada, uma vez que descargas de longa durao apresentam-se como mais severas para este subsistema;.
A durao dos impulsos de corrente aplicados durante os ensaios deve ser comparvel s duraes das descargas atmosfricas de longa durao 0,5 s a 1 s. Os efeitos dos esforos em um DPS causados pelas descargas atmosfricas dependem do tipo de DPS considerado, com ateno especial presena ou ausncia de um centelhador.
Os efeitos em centelhadores causados pelas descargas atmosfricas podem ser divididos em duas categorias importantes: a. Para centelhadores, os ensaios de laboratrio devem ser conduzidos de maneira que representem o mais prximo possvel , os parmetros da corrente das descargas atmosfricas na situao mais crtica, isto , todos os parmetros adequados da corrente da descarga devem ser aplicados por meio de um estresse eltrico nico.
Cinco parmetros devem ser considerados neste caso: o valor de pico, a carga, a durao, a energia especfica e a taxa de subida do impulso de corrente. O valor de pico de corrente determina a severidade da onda de choque. A carga determina a entrada de energia no arco. A energia do arco vai aquecer, fundir e possivelmente vaporizar parte do material do eletrodo no ponto de contato do arco. Os valores numricos a serem considerados so aqueles pertinentes descarga atmosfrica completa.
Entretanto, a carga da componente de longa durao da corrente pode ser desprezada em muitos casos, dependendo da configurao do sistema de fornecimento de energia TN , TT ou IT. A durao do impulso de corrente controla o fenmeno de transferncia de calor para a massa do eletrodo e a consequente propagao da frente de onda de fuso.
A energia especfica do impulso de corrente determina a autocompresso magntica do arco e a fsica dos jatos de plasma no eletrodo, desenvolvidos na interface entre a superfcie do eletrodo e o arco os quais podem expelir uma significante quantidade de material fundido. NOTA Para centelhadores utilizados em sistemas de fornecimento de energia, a possvel amplitude da corrente subsequente frequncia industrial constitui um importante fator de estresse, e recomenda-se, por sua vez, que seja levado em considerao.
O esforo nos varistores de xido metlico causados pelas descargas atmosfricas pode ser dividido em duas categorias principais: sobrecarga e descarga disruptiva. Cada categoria caracterizada pelos modos de falha gerados por diferentes fenmenos e dominados por diferentes parmetros.
Sobrecargas so causadas por uma quantidade de energia absorvida que excede a capacidade do dispositivo. O excesso de energia considerado aqui relacionado aos prprios esforos impostos pela descarga atmosfrica. Entretanto, para DPS conectado aos sistemas de fornecimento de energia, a corrente subsequente injetada no dispositivo pelo sistema de potncia imediatamente aps a passagem da corrente da descarga atmosfrica pode tambm apresentar um importante papel nos danos fatais do DPS.
Finalmente, um DPS pode ser fatalmente danificado pela instabilidade trm ica sob a tenso aplicada relativa ao coeficiente de temperatura negativo das caractersticas volt-ampere dos resistores. Para a simulao de sobrecarga de varistores de xido metlico, o parmetro principal a ser considerado a carga.
A carga determina a entrada de energia no bloco do resistor de xido-metlico, considerando a tenso residual do bloco do resistor de xido-metlico uma constante. Os valores numricos a serem considerados so aqueles relevantes descarga atmosfrica. Descargas disruptivas e trincas so causadas pela amplitude dos impulsos de corrente que excedem as capacidades dos resistores. O modo de falha geralmente evidenciado por uma descarga disruptiva externa sobre a isolao do bloco, algumas vezes penetrando no interior do bloco resistor e causando uma trinca ou uma cavidade perpendicular superfcie da isolao do bloco.
A falha principalmente relacionada com o colapso das propriedades dieltricas da isolao do bloco resistor. Para a simulao do fenmeno da descarga atmosfrica , dois parmetros principais devem ser considerados: o valor mximo e a durao do impulso de corrente. O valor mximo do impulso de corrente determina, por meio do nvel de tenso residual correspondente, se o esforo dieltrico mximo na isolao do resistor excedido. A durao dos impulsos de corrente determina a durao da aplicao dos esforos dieltricas na isolao do resistor.
Os valores numricos dados na Tabela D. Os valores de ensaios devem ser calculados considerando a distribuio da corrente a qual pode ser expressa por meio de um fator de distribuio de corrente, como apresentado em 0. Os valores numricos dos parmetros a serem utilizados durante os ensaios podem , portanto, ser calculados com base nos dados fornecidos na Tabela D.
Anexo E informativo Surtos devido s descargas atmosfricas em diferentes pontos da instalao. Recomenda-se que, para o dimensionamento de condutores, DPS e aparelhos, a intensidade dos surtos em um ponto particular da instalao seja determinada. Os surtos podem surgir das correntes das descargas atmosfricas parcialmente e dos efeitos de induo dos laos da instalao.
Recomenda-se que o nvel de surto seja menor do que o nvel de suportabilidade dos componentes utilizados definidos por ensaios adequados conforme necessrio. Se a resistncia de terra do ponto de aterramente no for conhecida , o valor de Z1 pode ser utilizado observando, na Tabela E. NOTA 1 Assume-se que o valor de ke o mesmo em cada ponto de aterramento. Se este no for o caso, recomenda-se que sejam utilizadas equaes mais complexas. Para linhas blindadas e interligadas na entrada, os valores do fator de diviso de corrente k 'e para cada condutor de uma linha blindada so dados por:.
NOTA 2 Esta frmula pode subestimar o papel da blindagem no desvio da corrente da descarga atmosfrica devido indutncia mtua entre o condutor interno e a blindagem. Tabela E. Valores referidos a partes externas com comprimento acima de m. Para descargas atmosfricas diretas nas linhas conectadas, a diviso da corrente da descarga atmosfrica em ambas as direes da linha e a ruptura da isolao devem ser levadas em conta. O roteamento do lao dos condutores e a distncia da corrente indutora afetam os valores dos surtos de corrente previstos.
Os valores da Tabela E. Para outras caractersticas de lao e de estrutura, os valores podem ser multiplicados pelos fatores Ks 1.
A resistncia e a indutncia do lao afetam a forma de onda da corrente induzida. Este o caso onde um DPS do tipo de chaveamento instalado no circuito induzido. Valores referidos a linhas no blindadas com muitos pares. Para fios externos no blindados fio "drop" , os valores podem ser cinco vezes maiores. Valores referidos a linhas areas no blindadas. Para linhas enterradas, os valores podem ser a metade. NOTA Assume-se que a resistncia da blindagem aproximadamente igual resistncia de todos os condutores da linha em paralelo.
Os surtos das descargas atmosfricas prximas s linhas possuem energias muito menores do que aqueles associadas s descargas atmosfricas diretas na linha fonte de danos S3. As sobrecorrentes previstas, associadas a um nvel de proteo NP especfico, so dadas nas Tabelas E. Para linhas blindadas, os valores de sobrecorrentes dados nas Tabelas E. Dentro de uma ZPR 1 no blindada por exemplo, protegida somente por um SPDA externo de acordo com a ABNT NBR com uma largura de malha maior que 5 m , surtos de intensidades relativamente altas so previstos devido aos efeitos de induo dos campos magnticos no amortecidos.
As sobrecorrentes previstas, associadas aos nveis de proteo NP , so fornecidas nas Tabelas E. Dentro de ZPR com blindagem espacial efetiva o que requer largura de malha abaixo de 5 m de acordo com a ABNT NBR , Anexo A, a gerao de surtos devido aos efeitos de induo dos campos magnticos fortemente reduzida. Nestes casos, os surtos so mu ito menores do que aqueles dados em E. Dentro da ZPR 1 os efeitos de induo so menores devido ao efeito de amortecimento da sua blindagem espacial. Os DPS a serem utilizados de acordo com as suas posies na instalao so como a seguir: a.
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Vrios planos de referncia em diferentes nveis podem ser considerados na regio dos componentes do subsistema de captao sob anlise 3. Danos normalmente limitados a objetos expostos ao ponto de impacto Casa de moradia ou no caminho da corrente da descarga atmosfrica. Edificao em zona rural Teatro ou cinema Hotel Escola Shopping centers Risco secundrio devido perda de energia eltrica e risco de vida dos animais de criao devido falha de sistemas de controle eletrnicos de ventilao e suprimento de al imentos etc.
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