alta tensĂŁo
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defeitos e curto-circuitos Manuel Bolotinha (QJHQKHLUR (OHFWURWÂŤFQLFR Ě° (QHUJLD H 6LVWHPDV GH 3RWÂŹQFLD ,67 Ě°
0HVWUH HP (QJHQKDULD (OHFWURWÂŤFQLFD H GH &RPSXWDGRUHV )&7 81/ Ě°
0HPEUR 6QLRU GD 2UGHP GRV (QJHQKHLURV &RQVXOWRU HP 6XEHVWDŠ¡HV H )RUPDGRU 3URͤVVLRQDO
1. INTRODUĂ‡ĂƒO 5HJLVWDP VH YÂŁULRV DFLGHQWHV GHYLGR D defeitos nas UHGHV HTXLSDmentos e instalaçþes elĂŠctricas, designadamente curto-circuitos, cujas consequĂŞncias, infelizmente, podem ser trĂĄgicas. Como ĂŠ uma situação TXH VH YHULͤFD FRP DOJXPD IUHTXÂŹQFLD VHUÂŁ interessante abordar num artigo a explicação tĂŠcnica do que sĂŁo defeitos e curto-circuito, com o principal objectivo de permitir uma melhor compreensĂŁo destes fenĂłmenos, as respectivas razĂľes, as consequĂŞncias e as medidas preventivas que devem ser implementadas para minimizar o risco de curto-circuito nos diversos tipos de instalaçþes elĂŠctricas, permitindo desta forma alertar os diversos intervenientes SDUD HVWH WLSR GH VLWXDŠ¡HV H IRUQHFHU OKHV DV ferramentas necessĂĄrias para lidar com estes problemas.
2. O QUE É UM CURTO-CIRCUITO? Os curto-circuitos sĂŁo os defeitos nas instalaçþes elĂŠctricas que mais ocorrem e que mais acidentes provocam, quer nas pessoas quer nos equipamentos H WÂŹP FRPR SULQFLSDO FDXVD D H[LVWÂŹQFLD GH XP contacto, franco ou nĂŁo, entre dois elementos condutores que se encontram a potenciais diferentes YHULͤFDQGR VH consequentemente uma drĂĄstica redução da resistĂŞncia da instalação. Veja-se como se comporta um circuito elĂŠctrico de Baixa TensĂŁo em que ocorre um curto-circuito, que por facilidade de explicação se admite franco (ver CapĂtulo 3). Atente-se na Figura 1, onde se representa um circuito elĂŠctrico estabelecido entre uma fase (F) e o neutro (N), alimentando uma carga com uma resistĂŞncia RCG com uma tensĂŁo aplicada, U, sendo Rc a resistĂŞncia do cabo GR FLUFXLWR
Da expressão anterior constata-se que devido ao curto-circuito, YHULͤFD VH XP grande aumento da corrente no circuito, que assume valores geralmente elevados, da ordem dos kA (dependendo do valor da tensão da rede e da impedância da malha de defeito pode atingir valores ͞ N$) que Ê responsåvel pelas consequências gravosas deste tipo de defeito nas instalaçþes elÊctricas.
3. CLASSIFICAĂ‡ĂƒO DE DEFEITOS E TIPOS DE CURTO-CIRCUITOS Os defeitos numa UHGH HTXLSDPHQWR RX LQVWDODŠ¼R HOÂŤFWULFD podem FODVVLͤFDU VH FRPR Activos e Passivos. 8P defeito activo acontece devido a curto-circuitos na instalação, enquanto a principal causa dos defeitos passivos sĂŁo sobrecargas, sub e sobre tensĂľes e frequĂŞncias e oscilacçþes de cargas. Os defeitos activos SRGHP FODVVLͤFDU VH FRPR sĂłlidos e incipientes 8P GHIHLWR sĂłlido acontece quando existe um contacto franco entre dois elementos em tensĂŁo ou entre um elemento em tensĂŁo e a terra, e ĂŠ incipiente quando esse contacto nĂŁo ĂŠ franco. A experiĂŞncia mostra que, habitualmente, um defeito incipiente, se nĂŁo for eliminado em tempo Ăştil, evolui para um defeito sĂłlido. Os defeitos de curto-circuito, cujos diagramas VLPSOLͤFDGRV VH UHSUHVHQWDP QD )LJXUD WÂŹP FRPR SULQFLSDLV FDXVDV • Ruptura2 dielĂŠctrica dos materiais isolantes (HQYHOKHFLPHQWR FRQGLŠ¡HV VHYHUDV GH VREUHDTXHFLPHQWR H VREUHWHQV¡HV DFŠ¡HV mecânicas intensas e corrosĂŁo quĂmica estĂŁo entre as principais causas deste fenĂłmeno). • Diminuição das distâncias de segurança e de isolamento. • Descargas parciais (efeito de coroa).
Fase 1
Fase 1
Fase 2
Fase 2
Fase 3
Fase 3
Curto-circuito trifĂĄsico
Curto-circuito fase-fase
)LJXUD D )LJXUD E Figura 1. &LUFXLWR HQWUH IDVH H QHXWUR HP VLWXDŠ¼R QRUPDO D
H FRP FXUWR FLUFXLWR E
Sabe-se que num circuito, aplicando a lei de Ohm U = RxI I = U/R 1R H[HPSOR DQWHULRUPHQWH UHIHULGR WÂŹP VH I = U/(Rc+RCG) Na Figura 1a) U = (Rc+RCG)xI Na Figura 1b) U = RcxICC ICC = U/Rc 3RGH VH DVVLP FRQFOXLU TXH ICC >> I 1
A corrente atravÊs da carga Ê = 0, porque a corrente elÊctrica escolhe sempre o caminho mais fåcil e nesta situação RCC << RCG .
7H[WR HVFULWR GH DFRUGR FRP D DQWLJD RUWRJUDͤD www.oelectricista.pt o electricista 67
Fase 1
Fase 1
Fase 2
Fase 2
Fase 3
Fase 3
Curto-circuito fase-fase-terra
Curto-circuito fase-terra
Figura 2. 'LDJUDPDV GH FXUWR FLUFXLWR
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A ruptura dielÊctrica de um material isolante acontece quando o valor do campo elÊctrico D TXH ͤFD VXEPHWLGR  muito intenso, tornando esse material condutor. Para o ar, essa ruptura ocorre para campos elÊctricos da ordem de 3 x 10 6 V/m 'L] VH TXH QHVWDV FLUFXQVW¤QFLDV VH G£ XPD disrupção.