Experiência 05 Resistência de Isolamento

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1 Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia Elétrica Laboratório de Materiais Elétricos EEL 7051 Professor Clóvis Antônio Petry Experiência 05 Resistência de Isolamento Fábio P. Bauer Tiago Natan A Veiga Florianópolis, julho de 2006.

2 Sumário 1. Objetivos Introdução Aterramentos Esquemas de Aterramento Esquema TN Esquema TT Esquema IT Ensaios de Laboratório Materiais Utilizados Ensaio da Resistência de Isolamento Conclusões Referências Bibliográficas... 10

3 1. Objetivos Medir a resistência de isolamento das bancadas do laboratório de Materiais Elétricos; Concluir se as medidas obtidas oferecem segurança suficiente para os usuários.

4 2. Introdução A resistência de isolamento de fios condutores estabelece um importante parâmetro na segurança que uma rede elétrica pode oferecer. A resistência de isolamento é a resistência entre dois corpos condutores separados por um material dielétrico, em condições de ensaio especificadas. Está associada a perdas de Joule nos dielétricos, portanto ao comportamento em baixa freqüência. Para as condições de ensaio desenvolvidas em laboratório, procurou-se satisfazer as condições mínimas de isolação estabelecidas pela NBR 5410:2004. As resistências de isolamento são essenciais para a segurança dos usuários de uma rede elétrica, uma vez que a proteção contra choques pode ser realizada de forma trivial com dispositivos de proteção em SELV (System of Extra Low Voltage) ou PELV (SELV não separado da terra). Os Ensaios descritos no presente relatório visaram à medição da resistência de isolamento das bancadas do laboratório de Materiais Elétricos. O número de bancadas ligadas varia de um a quatro e o objetivo visado na experiência é verificar se as isolações respeitam a norma NBR 5410:2004.

5 3. Aterramentos Denomina se aterramento a ligação com a massa condutora da terra, os aterramentos devem assegurar de modo eficaz a fuga de corrente para a terra, propiciando as necessidades de segurança e de funcionamento de uma instalação elétrica. O valor da resistência de aterramento deve satisfazer às condições de proteção e funcionamento da instalação elétrica, de acordo com os esquemas de aterramento. 3.1 Esquemas de Aterramento A NB-3 fixa os seguintes esquemas de aterramento: Obs.: Para classificar os esquemas de aterramento é utilizada a seguinte simbologia : A primeira letra representa a situação da alimentação em relação a terra. T = um ponto diretamente aterrado. I = isolação de todas as partes vivas em relação à terra ou aterramento de um ponto através de uma impedância. A segunda letra representa a situação das massas da instalação elétrica em relação à terra T = massas diretamente aterradas, independente do aterramento eventual de um ponto da alimentação. N = massas ligadas diretamente ao ponto da alimentação aterrado ( em CA o ponto aterrada é normalmente o neutro ); Outras letras indicam a disposição do condutor neutro e do condutor de proteção S = funções de neutro e de proteção asseguradas por condutores distintos. C = funções de neutro e de proteção combinadas em um unico condutor. (condutor PEN )

6 3.2 Esquema TN Este esquema possui um ponto de alimentação diretamente aterrado, sendo as massas ligadas a esse ponto através de condutor de proteção, são considerados 3 tipos de esquemas TN : o o o 3.3 Esquema TT TN-S, o condutor neutro e o de proteção são distintos TN-C-S, o condutor neutro e o de proteção são combinados em um único condutor em uma parte da instalação. TN-C, o condutor neutro e o de proteção são combinados em um único condutor ao longo de toda a instalação. Este esquema possui um ponto de alimentação diretamente aterrado, estando as massas da instalação ligado aos eletrodos de aterramento eletricamente distintos do eletrodo de aterramento da alimentação. 3.4 Esquema IT Este esquema não possui nenhum ponto de alimentação diretamente aterrado, somente as massas da instalação são aterradas. A figura 3.4 mostra um esquema simplificado do aterramento IT. Figura 3.4- Aterramento IT. Fonte: PETRY, C.A. Resistência de Isolamento

7 4. Ensaios de Laboratório Nas seções seguintes, será descrito o procedimento usado em Laboratório para se obter as resistências de isolamento das bancadas do laboratório de Materiais Elétricos, de acordo com a NBR 5410:2004 para baixas tensões, item Materiais Utilizados 1 Megohmetro digital. MINIPA Modelo MI Fundos de escala: 4000Ω/1000V 4 Bancadas com alimentação trifásica. 4.2 Ensaio da Resistência de Isolamento O Ensaio para a medição da Resistência de Isolamento prevê que a rede não deve estar energizada para a realização das seguintes medidas: resistências entre os condutores vivos (fase e neutro) tomados dois a dois e entre cada condutor vivo e terra. Os valores obtidos devem satisfazer os critérios mínimos estabelecidos na tabela 1, em particular a linha 1 (SELV) visto ser esta a condição correspondente de ensaio. Tabela 1- Valores Mínimos de Resistência de Isolamento Em síntese o ensaio consiste em medir as resistências entre fase e neutro, entre neutro e terra e entre fase e terra para uma duas, três e quatro bancadas ligadas. As medidas são feitas com o megohmetro. Os resultados dessas medições são mostrados na tabela 2.

8 Resistência de Isolamento (Ω) Referência para Número de Bancadas Ligadas Medida Fase - Neutro > 4G 4,2G 3,1G 2,1G Fase-Terra > 4G > 4G > 4G > 4G Neutro -Terra > 4G > 4G > 4G > 4G Tabela 2- Valores Obtidos nas Medições em Laboratório Conforme observado na Tabela 2, em qualquer dos casos considerados na Tabela 1, em especial para valores em SELV, os valores de resistência medidos estão muito acima dos previstos pela norma, o que comprova que o isolamento das bancadas do laboratório está adequado e o risco associado à segurança dos usuários está nos limites de tolerância. O motivo pelo qual a resistência de isolamento diminui à medida que o número de bancadas cresce deve-se à modelagem dessa resistência. Como os fios guardam um valor de tensão de ruptura, à medida que o circuito cresce, a resistência equivalente provém das resistências em paralelo pré-existentes. Portanto o valor resultante de resistência é sempre menor do que qualquer um dos componentes de resistência na linha.

9 5. Conclusões O Ensaio desenvolvido em laboratório permitiu avaliar diversos itens a respeito da confiabilidade que um sistema elétrico pode oferecer com base tãosomente no valor da resistência de isolamento associada. As medidas obtidas com o megohmetro mostraram claramente que o laboratório apresenta valores muito acima do estabelecido pela norma, o que garante a segurança dos seus usuários. À medida que se prolonga o comprimento da linha, a resistência equivalente é modelada por resistências em paralelo. Então a resistência equivalente sempre será menor do que qualquer uma das resistências acopladas na linha. Os esquemas de aterramento existentes permitem que o engenheiro compreenda como os possíveis componentes podem ser conectados e com isso avaliar a melhor maneira de projetar sistemas de segurança para o usuário. Resta lembrar que as medidas provenientes do megohmetro contêm algum tipo de erro, mesmo que se trate de um instrumento digital de alta precisão. Contudo, para as exigências da norma NBR 5410:2004 as medidas apresentadas no relatório satisfazem as especificações de formulação de projeto.

10 6. Referências Bibliográficas [1] PETRY, C.A. Resistência de Isolamento. Disponível em.< Acesso em 03 jul [2] ANACOM: Ensaios. Disponível em.< Acesso em 03 jul [3] MATERIAIS DIELÉTRICOS: Propriedades Eletromagnéticas dos Materiais. Disponível em< Acesso em 03 jul [4] ATERRAMENTOS: Esquemas de Aterramento. Disponível em.< Acesso em 03 jul