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Manual de Equipamentos Elétricos é uma obra abrangente e completa, ideal para docentes, estudantes de Engenharia Elétrica e profissionais em atuação na área. Cada componente elétrico é apresentado em detalhes, com uma linguagem clara e precisa que busca sempre unir os conceitos à aplicação prática, aproximando, assim, a obra ao cotidiano deste campo de trabalho. Em sua quarta edição, Manual de Equipamentos Elétricos apresenta todas essas características que fazem desta obra uma leitura indispensável.

Foto da capa: © Domdeen | Dreamstime.com

Manual de Equipamentos Elétricos

João Mamede Filho é Engenheiro Eletricista. Em seus 42 anos de carreira ocupou os seguintes cargos: Diretor de Planejamento e Engenharia, Diretor de Operação, Diretor de Planejamento e Engenharia da Companhia Energética do Ceará – COELCE (1988 a 1998); Presidente do Comitê Coordenador de Operações do Norte-Nordeste – CCON (1993); Presidente da Nordeste Energia S.A. – NERGISA (1999–2000); Professor de Eletrotécnica Industrial da Universidade de Fortaleza – UNIFOR (1979-2012). Atualmente é Presidente da CPE – Estudos e Projetos Elétricos.

JOÃO MAMEDE FILHO

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JOÃO MAMEDE FILHO

Manual de

Equipamentos Elétricos

A quarta edição de Manual de Equipamentos Elétricos reúne informações técnicas precisas e objetivas sobre os principais equipamentos elétricos utilizados nos sistemas de distribuição, transmissão e subestações de potência. Indicada para estudantes de engenharia elétrica e profissionais em atividade, esta obra teve todos os seus 20 capítulos revistos e atualizados.

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Seu conteúdo abrange temas referentes a componentes como pararaios, chave fusível, muflas terminais, condutores elétricos, transformadores de corrente e disjuntores de alta-tensão. Cada capítulo conta com vários exemplos de aplicação que estabelecem uma ponte entre conhecimento teórico e casos práticos relacionados ao tópico. Com um temário completo e desenvolvido em detalhe, Manual de Equipamentos Elétricos proporciona uma base sólida para estudantes e uma fonte de referência imprescindível para profissionais atuantes.

ISBN 978-85-216-2211-6

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Manual de Equipamentos ElĂŠtricos

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O GEN | Grupo Editorial Nacional reúne as editoras Guanabara Koogan, Santos, Roca, AC Farmacêutica, Forense, Método, LTC, E.P.U. e Forense Universitária, que publicam nas áreas científica, técnica e profissional. Essas empresas, respeitadas no mercado editorial, construíram catálogos inigualáveis, com obras que têm sido decisivas na formação acadêmica e no aperfeiçoamento de várias gerações de profissionais e de estudantes de Administração, Direito, Enfermagem, Engenharia, Fisioterapia, Medicina, Odontologia, Educação Física e muitas outras ciências, tendo se tornado sinônimo de seriedade e respeito. Nossa missão é prover o melhor conteúdo científico e distribuí-lo de maneira flexível e conveniente, a preços justos, gerando benefícios e servindo a autores, docentes, livreiros, funcionários, colaboradores e acionistas. Nosso comportamento ético incondicional e nossa responsabilidade social e ambiental são reforçados pela natureza educacional de nossa atividade, sem comprometer o crescimento contínuo e a rentabilidade do grupo.

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Manual de Equipamentos Elétricos

4.a Edição

JOÃO MAMEDE FILHO Engenheiro Eletricista Diretor de Planejamento e Engenharia da Companhia Energética do Ceará (1988–1990) Diretor de Operação da Companhia Energética do Ceará – Coelce (1991–1994) Diretor de Planejamento e Engenharia da Companhia Energética do Ceará (1995–1998) Presidente do Comitê Coordenador de Operações do Norte-Nordeste – CCON (1993) Presidente da Nordeste Energia S.A. – NERGISA (1999–2000) Atual Presidente da CPE – Estudos e Projetos Elétricos Professor de Eletrotécnica Industrial da Universidade de Fortaleza – UNIFOR (1979–2012)

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O autor e a editora empenharam-se para citar adequadamente e dar o devido crédito a todos os detentores dos direitos autorais de qualquer material utilizado neste livro, dispondo-se a possíveis acertos caso, inadvertidamente, a identificação de algum deles tenha sido omitida. Não é responsabilidade da editora nem do autor a ocorrência de eventuais perdas ou danos a pessoas ou bens que tenham origem no uso desta publicação. Apesar dos melhores esforços do autor, do editor e dos revisores, é inevitável que surjam erros no texto. Assim, são bem-vindas as comunicações de usuários sobre correções ou sugestões referentes ao conteúdo ou ao nível pedagógico que auxiliem o aprimoramento de edições futuras. Os comentários dos leitores podem ser encaminhados à LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora pelo e-mail ltc@grupogen.com.br. Direitos exclusivos para a língua portuguesa Copyright © 2013 by LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda. Uma editora integrante do GEN | Grupo Editorial Nacional Reservados todos os direitos. É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na internet ou outros), sem permissão expressa da editora. Travessa do Ouvidor, 11 Rio de Janeiro, RJ – CEP 20040-040 Tels.: 21-3543-0770 / 11-5080-0770 Fax: 21-3543-0896 ltc@grupogen.com.br www.ltceditora.com.br 1a edição: 1993 2a edição: 1994 3a edição: 2005 – Reimpressões: 2007 e 2008 Capa: Leônidas Leite Editoração Eletrônica: CIP-BRASIL. CATALOGAÇÃO-NA-FONTE SINDICATO NACIONAL DOS EDITORES DE LIVROS, RJ. M321m 4. ed. Mamede Filho, João Manual de equipamentos elétricos / João Mamede Filho. - 4. ed. - Rio de Janeiro : LTC, 2013. 28 cm Inclui bibliografia e índice ISBN 978-85-216-2211-6 1. Instalações elétricas. I. Título. 13-0009.

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Este trabalho é dedicado a memória de meu pai, João Mamede Souza; memória de minha mãe, Maria Nair Cysne Mamede; minha esposa, Maria Elizabeth Ribeiro Mamede; minha filha, Aline Ribeiro Mamede – graduada em Administração de Empresas; meu filho, Daniel Ribeiro Mamede – graduado em Engenharia Elétrica e Diretor Técnico da CPE Estudos e Projetos Elétricos

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Prefácio à 4a Edição Com o objetivo de fornecer aos estudantes de engenharia elétrica e aos profissionais que necessitam de informações técnicas mais atualizadas sobre os principais equipamentos elétricos utilizados nos sistemas de distribuição, transmissão e subestações de potência, resolvemos preparar a 4a edição deste livro, em que foram revistos todos os 20 capítulos que compõem esta obra. Muitos capítulos ganharam novas informações relevantes para melhor entendimento dos assuntos, novas figuras e gráficos foram adicionados, tudo para dar ao leitor maior facilidade de compreensão. Em virtude da publicação da 1a edição do livro Proteção de Sistemas Elétricos de Potência, LTC, 2011, de minha autoria e do Eng. Eletricista Daniel Ribeiro Mamede, foi necessário retirar desta 4a edição o Capítulo 10 - Relés - para evitar a repetição do assunto em dois diferentes livros. No entanto, já de muito sentíamos a necessidade de introduzir um capítulo dedicado aos Painéis Elétricos, no interior dos quais são instalados inúmeros equipamentos elétricos aqui estudados. Com a publicação da Norma NBR IEC 60439-1 - Conjuntos de Manobra e Controle de Baixa Tensão até 1 kV Parte 1 e da norma ABNT NBR IEC 62271-200 - Conjunto de Manobra e Controle de Alta-tensão Parte 200: Conjunto de Manobra e Controle de Alta-tensão em invólucro metálico para tensões acima de 1 kV até 52 kV foi inevitável a introdução desse assunto nesta nova edição, já que os painéis elétricos são elementos obrigatoriamente presentes em todos os projetos elétricos de subestações de potência, projetos elétricos industriais e em muitos outros tipos de projeto e que o profissional da área elétrica deve conhecer com detalhes. Mais uma vez optamos por manter a mesma estrutura do livro que acreditamos estar didaticamente consistente com as necessidades dos usuários, isto é, sempre que expomos determinado assunto seguimos com um Exemplo de Aplicação, cujo objetivo é transformar em casos práticos a matéria tratada, pois nem sempre o desenvolvimento teórico de um assunto permite ao leitor desenvolver facilmente uma aplicação já que normalmente outros requisitos devem ser considerados. Finalmente, é nosso dever de gratidão agradecer a todos os fabricantes de materiais e equipamentos dos quais utilizamos em nosso texto as tabelas de dados técnicos, figuras e gráficos, sem os quais a obra tenderia a ficar no campo teórico. Além do mais, aproveitamos também a oportunidade para levar os nossos agradecimentos aos professores, alunos e profissionais que com o seu apoio nos fez chegar a esta 4a edição.

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Material Suplementar Este livro conta com o seguinte material suplementar: JJ

Ilustrações da obra em formato de apresentação (restrito a docentes)

O acesso ao material suplementar é gratuito, bastando que o leitor se cadastre em: http://gen-io.grupogen.com.br.

GEN-IO (GEN | Informação Online) é o repositório de materiais suplementares e de serviços relacionados com livros publicados pelo GEN | Grupo Editorial Nacional, maior conglomerado brasileiro de editoras do ramo científico-técnico-profissional, composto por Guanabara Koogan, Santos, Roca, AC Farmacêutica, Forense, Método, LTC, E.P.U. e Forense Universitária. Os materiais suplementares ficam disponíveis para acesso durante a vigência das edições atuais dos livros a que eles correspondem.

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Sumário

1 Para-raios a Resistor Não Linear  1

1.1 INTRODUÇÃO 1 1.2 PARTES COMPONENTES DO PARA-RAIOS 1 1.2.1 Para-raios de Carboneto de Silício  1 1.2.2  Para-raios a Óxido de Zinco  5 1.3  ORIGEM DAS SOBRETENSÕES  11 1.3.1 Sobretensão Temporária 12 1.3.2  Sobretensão de Manobra  16 1.3.3 Sobretensão Atmosférica 17 1.4 COMPONENTES SIMÉTRICAS 25 1.5 FENÔMENOS DE REFLEXÃO E REFRAÇÃO DE UMA ONDA INCIDENTE   34 1.5.1 Ponto Terminal de um Circuito Aberto  34 1.5.2 Ponto de Descontinuidade de Impedância 35 1.6  CLASSIFICAÇÃO DOS PARA-RAIOS  38 1.7  CARACTERÍSTICAS DOS PARA-RAIOS  38 1.8  SELEÇÃO DOS PARA-RAIOS  44 1.8.1 Distância entre os Para-raios e o Equipamento a Ser Protegido  44 1.8.2 Máxima Tensão Fase e Terra à Frequência Industrial 44 1.8.3 Tensão Nominal 44 1.8.4 Classe de Aplicação 44 1.8.5 Tensões Suportáveis Nominais de Impulso (TSNI) 45 1.8.6 Sobretensões com Taxa de Crescimento Lenta 45 1.8.7 Sobretensões com Taxa de Crescimento Rápida 45 1.8.8 Tensões Suportáveis Surtos de Manobra 45 1.8.9 Classe de Descarga da Linha de Transmissão 45 1.9  LOCALIZAÇÃO DOS PARA-RAIOS  46 1.9.1  Proteção de Transformadores  46 1.9.2  Proteção de Disjuntores  58 1.9.3  Proteção de Linhas de Transmissão  58 1.10  ENSAIOS E RECEBIMENTO  60 1.10.1  Ensaios de Tipo  61

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1.10.2  Ensaios de Rotina  62 1.10.3  Ensaios de Recebimento   62 1.11 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 62

2 Chave Fusível Indicadora Unipolar 

63

2.1 INTRODUÇÃO 63 2.2 CHAVE FUSÍVEL INDICADORA UNIPOLAR 63 2.2.1 Características Mecânicas 63 2.2.2 Características Elétricas 70 2.2.3  Ensaios e Recebimento  72 2.2.4 Especificação Sumária 72 2.3 ELO FUSÍVEL 73 2.3.1 Características Mecânicas 73 2.3.2 Características Elétricas 75 2.3.3  Ensaios e Recebimento  81 2.3.4 Especificação Sumária 81

3 Muflas Terminais Primárias e Terminações 82

3.1 INTRODUÇÃO 82 3.2 DIELÉTRICO 83 3.3 CAMPO ELÉTRICO 84 3.4 CAMPO ELÉTRICO NOS CABOS DE MÉDIA E ALTA TENSÕES  84 3.5 SEQUÊNCIA DE PREPARAÇÃO DE UM CABO CONDUTOR  86 3.5.1  Aplicação de Muflas Terminais  86 3.5.2 Aplicação de Terminais Termocontráteis 88 3.5.3  Aplicação de Terminações a Frio  89 3.6 APLICAÇÃO DE MUFLAS EM AMBIENTES POLUÍDOS  89 3.7  ENSAIOS E RECEBIMENTO  89 3.8 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 90

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Condutores Elétricos  91 4.1 INTRODUÇÃO 91 4.2 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS DOS CABOS ISOLADOS  91

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Sumário 4.2.1  Cabos de Baixa Tensão  92 4.2.2  Cabos de Média e Alta Tensões  98 4.2.3  Processo de Fabricação  106 4.2.4 Identificação dos Condutores Isolados 108 4.2.5 Resistência dos Cabos aos Agentes Químicos 109 4.3 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DOS CABOS ISOLADOS  109 4.3.1  Seleção da Tensão de Isolamento  109 4.3.2  Gradiente de Tensão  110 4.3.3 Perdas Dielétricas 114 4.3.4  Impedância dos Condutores  116 4.4 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS DOS CONDUTORES NUS  130 4.4.1  Condutor de Alumínio CA  130 4.4.2  Condutor de Alumínio CAA  131 4.4.3  Condutor de Alumínio liga CAL  131 4.4.4 Condutor de Alumínio Termorresistentes T-CAA 131 4.4.5  Condutor de Cobre  132 4.5 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DOS CONDUTORES NUS  132 4.5.1  Impedância de Sequência Positiva  132 4.5.2 Impedância de Sequência Negativa  134 4.5.3  Impedância de Sequência Zero  134 4.6 DIMENSIONAMENTO DOS CABOS ELÉTRICOS ISOLADOS  135 4.6.1  Capacidade de Corrente Nominal  135 4.6.2 Capacidade de Corrente de Curto-circuito 152 4.7 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES ELÉTRICOS NUS  157 4.7.1  Capacidade de Corrente Nominal  157 4.7.2 Capacidade de Corrente de Curto-circuito 157 4.8  ENSAIOS E RECEBIMENTOS  159 4.8.1  Inspeção e Ensaios  159 4.9 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 161

5 Transformadores de Corrente 

178

5.1 INTRODUÇÃO 178 5.2  CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS 178 5.2.1 Formas Construtivas 178 5.2.2  Tipo de Isolamento  184 5.3 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS 185 5.3.1 Correntes Nominais 186 5.3.2 Cargas Nominais 187 5.3.3  Fator de Sobrecorrente  190

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5.3.4  Corrente de Magnetização  191 5.3.5 Tensão Secundária 194 5.3.6  Fator Térmico Nominal  197 5.3.7  Corrente Térmica Nominal  197 5.3.8  Fator Térmico de Curto-circuito  197 5.3.9  Corrente Dinâmica Nominal  198 5.3.10 Tensão Suportável à Frequência Industrial 198 5.3.11 Polaridade 198 5.4 CLASSIFICAÇÃO 199 5.4.1 Transformadores de Corrente para Serviço de Medição  199 5.4.2 Transformadores de Corrente Destinados à Proteção 208 5.5  ENSAIOS E RECEBIMENTO  213 5.5.1  Ensaios de Rotina  213 5.5.2  Ensaios de Tipo  213 5.5.3 Ensaios Especiais 214 5.6 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 214

6 Transformador de Potencial 

215

6.1 INTRODUÇÃO 215 6.2 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS 216 6.2.1 Transformadores de Potencial do Tipo Indutivo 216 6.2.2 Transformador de Potencial do Tipo Capacitivo 219 6.3 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS 220 6.3.1  Erro de Relação de Transformação  220 6.3.2  Erro de Ângulo de Fase  222 6.3.3  Classe de Exatidão  222 6.3.4 Tensões Nominais 229 6.3.5 Cargas Nominais 229 6.3.6 Polaridade 234 6.3.7 Descargas Parciais 234 6.3.8  Potência Térmica Nominal  234 6.3.9 Tensões Suportáveis 235 6.4 APLICAÇÃO DOS TRANSFORMADORES DE POTENCIAL  236 6.4.1 TPs para Serviços de Medição de Faturamento 236 6.4.2  TPs para Serviços de Proteção  236 6.5 CONJUNTO DE MEDIÇÃO POLIMÉRICO TC/TP 236 6.6  ENSAIOS DE RECEBIMENTO  236 6.6.1  Ensaios de Rotina  236 6.6.2  Ensaios de Tipo  236 6.6.3 Ensaios Especiais 237 6.7 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 237

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Sumário

7

8 Chaves Seccionadoras Primárias 

249

8.1 INTRODUÇÃO 249 8.2 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS 250 8.2.1  Seccionadores para Uso Interno  250 8.2.2  Seccionadores para Uso Externo  253 8.2.3 Características Mecânicas Operacionais 265 8.2.4 Características Mecânicas de Projeto 267 8.3 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS 268 8.3.1 Tensão Nominal 268 8.3.2 Corrente Nominal 268 8.3.3  Nível de Isolamento  271 8.3.4 Solicitações das Correntes de CurtoCircuito 271 8.3.5  Coordenação dos Valores Nominais  273 8.3.6  Capacidade de Interrupção  275 8.4  ENSAIOS E RECEBIMENTO  276 8.4.1  Ensaios de Tipo  276 8.4.2  Ensaios de Rotina  277 8.5 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 277

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Fusíveis Limitadores Primários  278 9.1 INTRODUÇÃO 278 9.2 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS 278 9.3 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS 281 9.3.1 Corrente Nominal 281 9.3.2 Tensão Nominal 281 9.3.3  Correntes de Interrupção  282

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9.3.4  Efeitos das Correntes de Curto-circuito  285 9.3.5  Capacidade de Ruptura  286 9.4 PROTEÇÃO OFERECIDA PELOS FUSÍVEIS LIMITADORES 286 9.4.1  Proteção de Transformadores de Força  286 9.4.2 Proteção de Transformadores de Potencial 289 9.4.3  Proteção de Motores de Média Tensão  289 9.5 SOBRETENSÕES POR ATUAÇÃO 290 9.6  ENSAIOS E RECEBIMENTO  290 9.7 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 290

Bucha de Passagem  239 7.1 INTRODUÇÃO 239 7.2 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS 239 7.2.1  Quanto à Instalação  239 7.2.2  Quanto à Construção  242 7.3 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS 244 7.3.1 Tensão Nominal 244 7.3.2 Corrente Nominal 245 7.3.3  Distância de Escoamento  245 7.3.4  Níveis de Isolamento Nominais  245 7.3.5 Sobretensões Temporários 246 7.3.6 Altitude 246 7.3.7  Resistência à Flexão  246 7.3.8 Capacidade de Corrente de Curtocircuito 246 7.4  ENSAIOS E RECEBIMENTO  248 7.4.1  Ensaios de Tipo  248

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Painéis Elétricos  291 10.1 INTRODUÇÃO 291 10.2 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS NOMINAIS DE UM PAINEL  294 10.2.1 Tensão Nominal 294 10.2.2 Corrente Nominal de Regime Contínuo 295 10.2.3 Corrente Dinâmica Nominal de Curtocircuito 295 10.2.4 Corrente Térmica Nominal de Curtocircuito 295 10.2.5 Corrente Nominal Condicional de Curtocircuito 295 10.2.6  Tensão Nominal de Isolamento  295 10.2.7 Frequência Nominal 296 10.2.8 Temperatura Ambiente 296 10.2.9 Umidade do Ambiente 296 10.3  PROJETO E CONSTRUÇÃO  296 10.3.1  Conceito de Painel do Tipo Block  296 10.3.2 Conceito de Painel do Tipo Metal Enclosed 297 10.3.3 Conceito de Painel do Tipo Metal Clad 297 10.3.4 Sistema Modular 297 10.3.5 Requisitos Normativos 299 10.3.6  Grau de Proteção  302 10.3.7 Aterramento 303 10.3.8  Barramentos e Condutores Elétricos  303 10.3.9  Atuadores de Botoeiras  305 10.3.10 Plaqueta de Identificação dos Componentes 305 10.3.11 Sinótico 305 10.3.12 Processo de Tratamento e Pintura das Chapas 306 10.3.13  Placa de Identificação dos Painéis  308 10.3.14  Aquecimento dos Painéis  308 10.3.15 Proteção Contra Arcos Internos nos Painéis 311

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Sumário 10.3.16 Proteção por Relés Dedicados Contra Arcos Internos nos Painéis  312 10.3.17 Dimensionamento dos Barramentos  313 10.3.18 Exemplo de Especificação de um Painel Elétrico  320 10.4 ENSAIOS 321 10.4.1  Conceitos de Ensaios TTA e PTTA  321 10.4.2  Ensaio de Tipo  322 10.4.3  Ensaios de Rotina  324

11

Disjuntores de Alta Tensão  325 11.1 INTRODUÇÃO 325 11.2 O ARCO ELÉTRICO 325 11.3 PRINCÍPIO DE INTERRUPÇÃO DA CORRENTE ELÉTRICA  327 11.3.1 Interrupção no Ar sob Condição de Pressão Atmosférica 327 11.3.2  Interrupção no Óleo  329 11.3.3  Interrupção no Gás SF6 329 11.3.4 Interrupção no Vácuo 330 11.4 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS DOS DISJUNTORES 330 11.4.1 Quanto ao Sistema de Interrupção do Arco 330 11.4.2  Quanto ao Sistema de Acionamento  343 11.4.3  Sequência de Operação  347 11.5 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DOS DISJUNTORES 348 11.5.1  Características Elétricas Principais  350 11.5.2  Solicitações em Serviço Normal  353 11.5.3 Energização de Componentes do Sistema 358 11.5.4  Solicitações em Regime Transitório  361 11.6  ENSAIOS E RECEBIMENTO  366 11.6.1  Características dos Ensaios  366 11.7 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 367

12 Transformadores de Potência 

368

12.1 INTRODUÇÃO 368 12.2 CARACTERÍSTICAS GERAIS 368 12.2.1  Princípio de Funcionamento  368 12.3 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS 375 12.3.1 Formas Construtivas 378 12.3.2 Partes Construtivas 387 12.4 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS E TÉRMICAS 406 12.4.1 Potência Nominal 406 12.4.2 Tensão Nominal 408

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12.4.3 Corrente Nominal 408 12.4.4 Frequência Nominal 408 12.4.5 Perdas 408 12.4.6 Rendimento 413 12.4.7 Regulação 417 12.4.8 Impedância Percentual 417 12.4.9  Corrente de Excitação  424 12.4.10 Deslocamento Angular 424 12.4.11 Efeito Ferranti 427 12.4.12 Carregamento 430 12.4.13 Refrigeração do Local de Instalação do Transformador 447 12.4.14 Transformador em Regime de Desequilíbrio 455 12.4.15  Operação em Serviço em Paralelo  459 12.4.16 Descargas Parciais 467 12.4.17  Corrente de Energização  467 12.4.18  Geração de Harmônicos  468 12.5 AUTOTRANSFORMADOR 469 12.6  ENSAIOS E RECEBIMENTO  473 12.6.1  Características dos Ensaios  473 12.6.2 Recebimento 474 12.7 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 475

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Capacitores de Potência  476 13.1 INTRODUÇÃO 476 13.2  FATOR DE POTÊNCIA  476 13.2.1 Conceitos Básicos 476 13.2.2  Causas do Baixo Fator de Potência  478 13.2.3 Custo Financeiro pelo Baixo Fator de Potência 479 13.3 CARACTERÍSTICAS GERAIS 480 13.3.1 Dielétrico 480 13.3.2  Resistor de Descarga  480 13.3.3  Processo de Construção  480 13.4 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS 483 13.4.1 Conceitos Básicos 483 13.5  APLICAÇÕES DOS CAPACITORES  486 13.5.1  Banco de Capacitores em Derivação  486 13.5.2 Compensação Estática 489 13.5.3  Banco de Capacitores Série  490 13.6 CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA 492 13.6.1 Correção do Fator de Potência em Instalações de Baixa Tensão  493 13.6.2 Correção de Reativos Indutivos em Sistemas de Distribuição  497 13.6.3 Correção de Reativos Indutivos em Sistemas de Alta Tensão  498

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Sumário 13.7 LIGAÇÃO DOS CAPACITORES EM BANCOS 498 13.7.1  Configuração em Estrela Aterrada  498 13.7.2  Configuração em Estrela Isolada  499 13.7.3  Configuração em Triângulo (Delta)  500 13.7.4 Configuração em Dupla Estrela Isolada 500 13.8 DIMENSIONAMENTO DE BANCOS DE CAPACITORES 500 13.8.1 Configuração em Estrela Aterrada ou Triângulo 502 13.8.2  Configuração em Estrela Isolada  503 13.8.3 Configuração em Dupla Estrela Isolada 503 13.8.4 Configuração em Dupla Estrela Aterrada 504 13.8.5 Análise dos Tipos de Ligação de Banco de Capacitores 509 13.9 EQUIPAMENTOS DE MANOBRA DE BANCOS DE CAPACITORES  509 13.9.1 Bancos Secundários 510 13.9.2 Bancos Primários 513 13.10 TRANSITÓRIOS EM BANCOS DE CAPACITORES 514 13.10.1 Sobrecorrentes 514 13.10.2 Sobretensões 516 13.10.3 Influência dos Harmônicos nos Bancos de Capacitores 518 13.10.4 Influência dos Fenômenos de Ressonância Série nos Bancos de Capacitores 522 13.11  ATERRAMENTO DE CAPACITORES  524 13.11.1  Bancos de Baixa Tensão  524 13.11.2  Bancos de Alta Tensão  524 13.12 ESTRUTURA PARA BANCO DE CAPACITORES 524 13.13 CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO 524 13.14  ENSAIOS E RECEBIMENTO  525 13.14.1  Ensaios de Rotina  525 13.14.2  Ensaios de Tipo  525 13.14.3  Ensaios de Recebimento  526 13.15 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 526

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Chave de Aterramento Rápido  527 14.1 INTRODUÇÃO 527 14.2 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS 527 14.3 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS 527 14.4 APLICAÇÃO 528 14.5  ENSAIOS E RECEBIMENTO  530 14.6 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 530

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Resistores de Aterramento  531 15.1 INTRODUÇÃO 531 15.2  CURTO-CIRCUITO FASE E TERRA  531 15.3 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS 534 15.4 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS 534 15.4.1 Tensão Nominal 534 15.4.2  Tempo de Operação  534 15.4.3 Temperatura 536 15.5  DETERMINAÇÃO DOS RESISTORES  536 15.6  ENSAIOS E RECEBIMENTO  542 15.7 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 542

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Reguladores de Tensão  543 16.1 INTRODUÇÃO 543 16.2 REGULADOR DE TENSÃO AUTOBOOSTER 546 16.2.1 Tipos de Ligação dos Reguladores Autobooster 550 16.2.2 Dimensionamento e Ajuste dos Reguladores Autobooster  551 16.2.3  Uso do Regulador Autobooster 554 16.2.4 Aplicação de Reguladores Autobooster em Série com Capacitores  560 16.3 REGULADOR DE TENSÃO DE 32 DEGRAUS 560 16.3.1  Ligação dos Reguladores Monofásicos  562 16.3.2 Determinação das Características de um Banco de Reguladores  565 16.3.3  Compensador de Queda de Tensão  569 16.3.4 Tensão nos Terminais do Primeiro Transformador Próximo ao Regulador 574 16.3.5 Aplicação de Reguladores de Tensão em Série 575 16.3.6 Aplicação de Reguladores e de Capacitores 575 16.4  ENSAIOS E RECEBIMENTO  587 16.4.1  Características dos Ensaios  587 16.5 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 588

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Religadores Automáticos  589 17.1 INTRODUÇÃO 589 17.2 RELIGADORES AUTOMÁTICOS DE INTERRUPÇÃO EM ÓLEO  590 17.2.1 Religadores de Interrupção em Óleo para Subestação 590 17.2.2 Religadores de Interrupção em Óleo para Sistemas de Distribuição  596

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Sumário 17.3 RELIGADORES AUTOMÁTICOS DE INTERRUPÇÃO A VÁCUO  597 17.3.1 Religadores de Interrupção a Vácuo para Subestação 597 17.3.2 Religadores de Interrupção a Vácuo para Sistemas de Distribuição  598 17.4  APLICAÇÃO DOS RELIGADORES  607 17.4.1 Aplicação de Religadores em Subestação 607 17.4.2 Aplicação de Religadores em Sistemas de Distribuição 608 17.5 CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO ENTRE RELIGADORES E OS EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO  609 17.5.1 Coordenação entre o Religador de Distribuição e Elo Fusível  609 17.5.2 Coordenação entre o Religador de Subestação, Seccionador e Elo Fusível  614 17.5.3  Coordenação entre Religadores  620 17.6  PLACA DE IDENTIFICAÇÃO  621 17.7  ENSAIOS E RECEBIMENTO  621 17.7.1  Características dos Ensaios  621 17.7.2 Informações a Serem Fornecidas com a Proposta de Venda  622 17.8 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 622

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Seccionadores Automáticos  623 18.1 INTRODUÇÃO 623 18.2 DISPOSITIVOS ACESSÓRIOS 626 18.2.1 Restritor de Corrente de Magnetização 626 18.2.2  Restritor de Tensão  626 18.2.3  Restritor de Corrente  626 18.2.4 Resistores de Corrente de Fase e de Terra 626 18.3 PARTES COMPONENTES DOS SECCIONADORES 627 18.4 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS 628 18.4.1  Placa de Identificação  629 18.4.2  Seleção dos Seccionadores  629 18.4.3 Ajustes dos Seccionadores Automáticos 630 18.4.4 Coordenação entre Seccionador Automático e Religador ou Disjuntor com Religamento 632 18.5  ENSAIOS DE RECEBIMENTO  633 18.5.1  Características dos Ensaios  633

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18.5.2 Informações a Serem Fornecidas com a Proposta de Venda  634 18.6 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 634

19 Isoladores 635

19.1 INTRODUÇÃO 635 19.2 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS 635 19.2.1  Parâmetros Elétricos Principais  636 19.3 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS 637 19.3.1 Composição Química 638 19.3.2  Processos de Fabricação  640 19.4 PROPRIEDADES ELÉTRICAS E MECÂNICAS 642 19.4.1 Isolador Roldana 642 19.4.2  Isolador de Pino  643 19.4.3  Isolador de Disco  646 19.4.4 Isoladores de Apoio 650 19.4.5 Isoladores Compostos 652 19.5  ENSAIOS E RECEBIMENTO  654 19.5.1  Ensaios de Tipo  655 19.5.2  Ensaios de Rotina  656 19.5.3  Ensaios de Recebimento  656 19.5.4 Informações a Serem Fornecidas com a Proposta 657 19.6 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 657

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Descarregadores de Chifre  658 20.1 INTRODUÇÃO 658 20.2 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS 659 20.2.1 Isolador 659 20.2.2  Hastes de Descarga ou Eletrodos  659 20.2.3 Haste Antipássaro 660 20.3 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS 660 20.3.1 Tensão Disruptiva de Impulso Atmosférico em forma de Onda Normalizada  661 20.3.2 Tensão Disruptiva de Impulso Atmosférico em forma de Onda Normalizada 50%  661 20.3.3 Tensão Disruptiva à Frequência Industrial 661 20.4  ENSAIOS E RECEBIMENTO  662 20.5 ESPECIFICAÇÃO SUMÁRIA 662

Bibliografia 663 Índice 665

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Manual de Equipamentos Elétricos é uma obra abrangente e completa, ideal para docentes, estudantes de Engenharia Elétrica e profissionais em atuação na área. Cada componente elétrico é apresentado em detalhes, com uma linguagem clara e precisa que busca sempre unir os conceitos à aplicação prática, aproximando, assim, a obra ao cotidiano deste campo de trabalho. Em sua quarta edição, Manual de Equipamentos Elétricos apresenta todas essas características que fazem desta obra uma leitura indispensável.

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Manual de Equipamentos Elétricos

João Mamede Filho é Engenheiro Eletricista. Em seus 42 anos de carreira ocupou os seguintes cargos: Diretor de Planejamento e Engenharia, Diretor de Operação, Diretor de Planejamento e Engenharia da Companhia Energética do Ceará – COELCE (1988 a 1998); Presidente do Comitê Coordenador de Operações do Norte-Nordeste – CCON (1993); Presidente da Nordeste Energia S.A. – NERGISA (1999–2000); Professor de Eletrotécnica Industrial da Universidade de Fortaleza – UNIFOR (1979-2012). Atualmente é Presidente da CPE – Estudos e Projetos Elétricos.

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Manual de

Equipamentos Elétricos

A quarta edição de Manual de Equipamentos Elétricos reúne informações técnicas precisas e objetivas sobre os principais equipamentos elétricos utilizados nos sistemas de distribuição, transmissão e subestações de potência. Indicada para estudantes de engenharia elétrica e profissionais em atividade, esta obra teve todos os seus 20 capítulos revistos e atualizados.

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Seu conteúdo abrange temas referentes a componentes como pararaios, chave fusível, muflas terminais, condutores elétricos, transformadores de corrente e disjuntores de alta-tensão. Cada capítulo conta com vários exemplos de aplicação que estabelecem uma ponte entre conhecimento teórico e casos práticos relacionados ao tópico. Com um temário completo e desenvolvido em detalhe, Manual de Equipamentos Elétricos proporciona uma base sólida para estudantes e uma fonte de referência imprescindível para profissionais atuantes.

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Manual de Equipamentos Elétricos (amostra)