Questão
Disciplina: Instalações Elétricas Industriais Turma: GELE7306 Professor: Arthur Massari Filho e-mail: arthur.filho@cefet-rj.br Data de entrega: 14/07/2025 até as 23:59 A entrega dever ser feita apenas por e-mail Grupos de três pessoas Trabalho 2: Simulação de uma instalação industrial Considere a indústria representada na Figura a seguir. Sabe-se que: • Tensão primária de fornecimento: Vp = 13,80 kV. • Tensão secundária de distribuição: Vs = 380 V. • Tensão nominal primária: Vnp = 13,80 kV. • Potência nominal do transformador: Pnt = 1.000 kVA. • Impedância do transformador: Zpt = 5,5 %. • Impedância de sequência positiva do sistema de alimentação: Zps = 0,00056 + j0,00719 pu (na base de 100 MVA). Informações adicionais: • Distância entre CCM1 e M1 é de 5m, e a seção do cabo utilizado foi de 6mm² • Distância entre CCM1 e M2 é de 3m, e a seção do cabo utilizado foi de 6mm² • Distância entre CCM1 e M3 é de 5m, e a seção do cabo utilizado foi de 6mm² • Distância entre CCM2 e M4 é de 14m, e a seção do cabo utilizado foi de 120mm² • Distância entre CCM2 e M5 é de 14m, e a seção do cabo utilizado foi de 120mm² • Distância entre CCM2 e M6 é de 19m, e a seção do cabo utilizado foi de 120mm² • Distância entre CCM2 e M7 é de 24m, e a seção do cabo utilizado foi de 120mm² • Distância entre CCM2 e M8 é de 28m, e a seção do cabo utilizado foi de 120mm² • Distância entre CCM2 e M9 é de 28m, e a seção do cabo utilizado foi de 120mm² • Distância entre CCM2 e M10 é de 33m, e a seção do cabo utilizado foi de 120mm² • Distância entre CCM2 e M11 é de 38m, e a seção do cabo utilizado foi de 120mm² • Todos os motores utilizados são motores de indução • Considere o QDL como uma carga única de 45 kVA distribuído entre as três fases • Motores de até 15 kV são monofásicos • Motores acima de 15KV são trifásicos Na tabela 3.22 do livro “Instalações elétricas industriais – João Mamede Filho – 9ª edição” são apresentados os valores de resistência e reatância de sequência positiva e zero em mΩ/m para cada condutor a partir do seu valor de seção. A partir dos dados informados acima, encontre: • O valor da corrente de falta (monofásico e trifásico) em todos os quadros de distribuição (CCM1, CCM2, QDL e QGF) • Determine o ajuste de relé de sobrecorrente (função 50 e 51, curva extremamente inversa e 𝑇𝑀𝑆=0.1) em cada um dos quadros de distribuição. • Para o motor M9 (300cv), calcule: o as quedas de tensão percentuais, durante partida direta e compensada a 65 % da tensão nominal; o as tensões nos terminais do motor, durante partida direta e compensada a 65 % da tensão nominal; o as tensões nos terminais de alimentação do transformador, nas condições de partida à tensão plena e compensada a 65 % da tensão nominal; o os conjugados de partida, durante o acionamento direto e compensado a 65 % da tensão nominal. A fim de reduzir o consumo de energia para essa instalação, o dono dessa indústria decidiu instalar um painel fotovoltaico. A potência instalada desse painel será de 40% do valor da carga total instalada (kW). • Qual a contribuição desse painel nas correntes de falta monofásicas e trifásicas? Os relés de sobrecorrente deveram ser reajustados? • Explique os resultados.
Para resolver essa questão, é necessário realizar uma série de cálculos complexos que envolvem a análise de circuitos elétricos, transformadores e motores. A seguir, apresento um esboço de como abordar cada parte do problema:
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Corrente de falta (monofásico e trifásico):
- Calcular a corrente de falta trifásica usando a fórmula: , onde é a soma das impedâncias do transformador e do sistema de alimentação.
- Calcular a corrente de falta monofásica considerando a impedância de sequência zero.
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Ajuste de relé de sobrecorrente:
- Utilizar as curvas de tempo-corrente para determinar os ajustes dos relés (função 50 e 51) com base na corrente de falta calculada.
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Motor M9 (300cv):
- Calcular a queda de tensão percentual durante a partida direta e compensada usando a fórmula: , onde é a corrente de partida e é a impedância do cabo.
- Determinar as tensões nos terminais do motor e do transformador durante a partida.
- Calcular os conjugados de partida usando a relação entre torque e corrente.
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Painel fotovoltaico:
- Calcular a potência do painel como 40% da carga total instalada.
- Analisar a contribuição do painel nas correntes de falta e verificar se os relés precisam ser reajustados.
Explicação:
- A corrente de falta é influenciada pelas impedâncias do sistema e do transformador. A instalação de um painel fotovoltaico pode alterar a distribuição de correntes no sistema, mas sua contribuição para as correntes de falta depende de sua capacidade de injeção de corrente durante uma falta.
- Os ajustes dos relés de sobrecorrente devem ser revisados se a contribuição do painel for significativa, para garantir a proteção adequada do sistema.
Para resolver a questão, é necessário realizar cálculos detalhados de engenharia elétrica, considerando as características do sistema e dos componentes envolvidos. A corrente de falta é calculada com base nas impedâncias do sistema, e os ajustes dos relés são determinados pelas curvas de tempo-corrente. A instalação de um painel fotovoltaico pode alterar a dinâmica do sistema, exigindo uma reavaliação dos ajustes de proteção.