Qualidade da Energia Elétrica

TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 

O processo de transmissão e distribuição de energia elétrica não é, ao contrário do que muitos pensam, apenas uma técnica de conexões de cabos elétricos do gerador ao consumidor. Na verdade, a tecnologia de controle desse processo é bastante complexa. 

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A figura 1 mostra o diagrama genérico de um sistema de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Através dessa figura, podemos entender melhor porque uma subestação é chamada de "SUB" estação. Recebe o nome de "Estação", apenas a etapa geradora (usinas hidroelétricas, termoelétricas, etc ... ), sendo que as demais etapas configuram subestações. Estas, por sua vez, podem ser: transmissoras de energia (aquelas que transportam a energia da usina até próximo ao consumidor), e distribuidoras (aquelas que transportam a energia da subestação transmissora até o local de consumo).

Normalmente, as estações transmissoras estão localizadas fora do perímetro urbano, devido ao altíssimo nível de tensão de trabalho.

Ainda com base na figura 1, podemos ver que a geração é feita em 13.800 V (aproximadamente), e a primeira subestação de transmissão eleva, através de transformadores, essa tensão para níveis que podem atingir até 765.000 V!

"Mas por que transmitir a energia em uma tensão tão alta?"

A vantagem da alta tensão é que podemos ter uma potência elétrica também alta, porém com uma corrente elétrica não tão alta.

A razão disso é óbvia, pois a potência é igual ao produto da tensão pela corrente:

P (w) = U (v). I (A)

Como a tensão já é alta, a corrente pode ser baixa (relativa a tensão). Ora, como é a corrente que determina a seção transversal (diâmetro) dos condutores, sendo baixa, esses condutores podem ser menores e mais leves.

Além da economia no custo do próprio cabo, também as dimensões das torres de transmissão são otimizadas, reduzindo assim os custos de todo o sistema.

Outra técnica muito utilizada para transmissão em longas distâncias é a "transmissão em corrente contínua".

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A figura 2 ilustra o diagrama genérico onde podemos notar que a tensão é retificada logo após a geração. A retificação é feita através do acoplamento de um grupo motor/gerador (conversão eletromecânica). A energia gerada alimenta o motor AC, que fornece potência mecânica (torque) a um motor CC acoplado a ele. O motor ÇC, agora, funciona como um gerador de tensão contínua. Quando a energia aproxima-se do consumidor, o processo é revertido, e a tensão volta a ser alternada. As duas princi­pais vantagens dessa técnica são: economia de um condutor (cabo) na transmissão e diminuição das perdas de energia causadas pelo efeito pelicular.

A economia de um cabo na transmissão também é fácil de ser compreendida, visto que, em AC temos três cabos na transmissão (sistema trifásico: fase R, fase S e fase T). Quando retificada, a mesma energia é transmitida por apenas dois cabos (tensão CC: positivo + e negativo-).

À primeira vista podemos ter a impressão que a economia de apenas um cabo não justificaria os gastos de retificação, e posterior inversão da tensão, porém, quando falamos em "longas distâncias", estamos nos referindo a alguns milhares de km. Isso quer dizer que economizar um condutor significa economizar milhares de km de cabo e, como agora são apenas dois, todas as torres de transmissão podem ser menores, pois o peso do conjunto de cabos também é menor.

A diminuição significativa das perdas de energia pelo efeito pelicular é outra grande vantagem da transmissão em corrente contínua.

O efeito pelicular ocorre somente para tensões (ou correntes) alternadas, ou contínuas pulsantes (oscilatórias). Quanto maior a freqüência, e a potência exigida, tanto maior o efeito pelicular.

Como o próprio nome sugere, esse efeito "empurra" a corrente do centro para a periferia do condutor.

Conforme observamos na figura 3, a seção transversal condutora do cabo diminui, provocando aquecimento, o que gera desperdício de energia na forma de calor. Algumas vezes esse efeito é tão expressivo, que o cabo pode romper-se devido a sobretemperatura. Transmitindo em CC esse efeito é desprezível.

Princípios Básicos do Transformador

Considerando que o transforma­dor é o "coração" do sistema de transmissão e distribuição de energia, penso que vale a pena recordar seus princípios básicos de funcionamento.

O transformador é um componente de altíssimo rendimento (quando bem projetado e utilizado).O rendimento de um bom transformador deve ser próximo aos 98%.

A função básica do "trafo" nos sistemas de transmissão é a elevação da tensão para os níveis já analisados anteriormente, e a diminuição da tensão nos sistemas de distribuição.

Como não há contato físico entre os enrolamentos do transformador, visto que a energia passa do enrolamento primário para o secundário por indução eletromagnética, além da adequação das tensões, o trafo ainda proporciona uma "isolação" entre os sistemas de transmissão / distribuição e o consumidor.

Essa isolação é denominada "isolação galvânica"e suas vantagens serão estudadas neste artigo.

A potência aplicada ao primário do transformador é igual a do secundário mais as perdas. As perdas principais do transformador são oriundas de dois pontos: núcleo de "ferro laminado" e resistência do enrolamento.

A figura 4 apresenta um diagrama genérico, onde pode-se notar que a perda pela resistência do enrolamento é expressa pela corrente ao quadrado vezes a resistência. Quanto menor for a resistência dos cabos/fios do secundário, tanto menor será a perda.

A perda por transforma parte da energia (que deveria ser elétrica) em energia térmica (calor). 

O núcleo do transformador tem a finalidade de concentrar as linhas do campo magnético para que haja indução da tensão no enrolamento secundário. Como todo material exis­tente no planeta, o "ferro laminado" do núcleo também não é perfeito, e apresenta perdas. Estas, na sua maioria, dissipam parte da energia elétrica em energia sonora.

Esse é o motivo do "zumbido" característico dos transformadores de alta potência.

A relação dos níveis de tensões entre o primário e o secundário é função direta do número de espiras de cada enrolamento. A figura 5 mostra um exemplo de um trafo "abalxador", seguido por um elevador (ambos monofásicos).

Configurações da Distribuição de Energia Elétrica

Quando falamos em indústria, todavia, estamos nos referindo a redes trifásicas. Aliás, qualquer instalação acima de 14 kW, preferencialmente, deve ser trifásica. Temos seis confi­gurações básicas para a saída do transformador de distribuição: delta- delta; delta - estrela; delta - delta aberto; estrela - estrela; estrela - delta; e delta - delta com tap.

A) Delta - Delta:

A figura 6 ilustra o esquema Delta - Delta. Esse sistema ainda pode ser encontrado em algumas localidades, porém, não é o ideal para instalações industriais, visto que não possui neutro.

Nesse caso, a tensão de linha é igual a tensão de fase (UI = Uf), e sua principal desvantagem é o desequilíbrio das tensões segundo a variação da carga em cada fase.

B) Delta - Estrela:

Essa é a configuração mais comum nas instalações industriais. O sistema Delta - Estrela, l Y, apresenta um melhor equilíbrio das tensões de saída, visto que o neutro serve como referência no enrolamento secundário.  

C) Delta - Delta Aberto: 

O sistema Delta - Delta Aberto, felizmente, é bem raro, sendo a "dor de cabeça " de muitos técnicos em campo (figura 8). Essa configuração, representada por Delta - Delta Aberto não apresenta estabilidade alguma nas tensões trifásicas R, S, e T. Caso alguém me pergunte qual é o valor de R, S, ou T nessa configuração, a minha resposta é a usual: "Não sei!". 

Falando desse sistema em aberto, sem carga, podemos ter: R = 220 V, S = 127 V, e T = 208 V. Porém, quando cargas são adicionadas ou subtraídas de cada fase, essas tensões mudam significativamente. Aproveitando essa configuração como exemplo, segue um alerta ao técnico de campo: caso as tensões R, S, ou T mudem constantemente, verifique se a configuração do trafo de entrada é Delta - Delta Aberto. Sendo isso, aconselhe seu cliente a modificá-Ia. 

D) Estrela - Estrela (Y Y):

Essa configuração, embora inco­mum, também apresenta boa estabilidade, visto que o secundário tem o ponto central aterrado (figura 9). Normalmente, ela é utilizada no final da linha de distribuição, ponto onde a tensão é mais baixa devido as perdas nos cabos e consumidores intermediários. 

E) Estrela - Delta: 

Ao contrário do anterior, o secun­dário não tem referência e, geralmente, essa configuração é utilizada onde a tensão da concessionária está acima da esperada, devendo ser abaixada (início da linha), figura 10.

F) Estrela - Delta com "tap":

A configuração Estrela - Delta com tap (figura 11), utiliza um artifício para criar uma referência. Essa referência provém do tap (derivação) central de um enrolamento do secundário em Delta. Essa técnica possibilita tensões menores do que as fases, contudo, não garante boa estabilidade.

"Mas qual é o critério que as Concessionárias utilizam para adotar uma ou outra configuração?"

Normalmente, a mais indicada é o primário em Delta e secundário em Estrela, pelos motivos já expostos. Contudo, há casos em que a tensão da Concessionária está muito baixa, o que justifica a utilização do sistema YY.

Toda entrada, porém, que tiver seu secundário (lado de consumidor) em Delta não é a melhor opção para equipamentos industriais com sistemas eletrônicos. A indústria que tiver problemas dessa natureza, poderá entrar em contato com a Concessionária para uma reavaliação do caso.

De uma maneira genérica, os critérios adotados seguem dois parâmetros básicos: nível de tensão e demanda de consumo.

Correção do Fator de Potência na Distribuição

Fisicamente, o fator de potência é um parâmetro que representa a diferença do ângulo das fases da tensão em relação a corrente para cargas indutivas. Para esclarecer melhor essa definição, vamos tomar uma carga puramente resistiva como exemplo. A figura 12 mostra um resistor submetido a uma tensão senoidal, onde podemos ver que a corrente está em fase com a tensão (nem atrasada, nem adiantada).

Matematicamente, o fator de potência é expresso pelo coseno do ângulo de defasagem entre essas grandezas. Como não existe defasagem, o ângulo é zero grau, portanto, o fator de potência é unitário (Cos ó = 1). As cargas indutivas, entretanto, atrasam a corrente em relação a tensão. Esse fenômeno no entanto aumenta a potência reativa do sis­tema, o que diminui a ativa.

A potência ativa passa a ser: P = U.I. Cos ó. 

Como o ângulo agora não é mais zero, o fator de potência assume valores inferiores à unidade (figura13).

Quanto menor for o fator de potência, pior é a qualidade da energia. Através de um banco de capacitores, podemos corrigir o fator de potência. A correção, isto é, o banco de capacitores pode estar dentro ou fora da instalação do consumidor. A figura 14 apresenta um banco de capacitores, por exemplo, ligados no poste externo ao consumidor (sistema de distribuição) .

O banco de capacitores pode ser ligado permanentemente, ou apenas de acordo com a necessidade (figura15). Nesse caso, o processo é automático, e pode atuar com sensores de Cos ó, ou pré - programado através de um relógio, que liga os capacitores no horário de maior demanda.

Embora o banco de capacitores corrija o Cos ó, dois cuidados devem ser observados na sua utilização:

1) Transiente no momento da sua ligação

Quando o banco de capacitores é ligado automaticamente (segundo a demanda, ou pré - programado), no momento instantâneo de sua conexão com a rede, um distúrbio poderá ocorrer. A figura 16 mostra um exemplo, onde notamos que um ciclo inteiro de senóide (aproximadamente 17 ms) fica comprometido ("deformado").

2) Aquecimento dos IGBTs dos inversores

Outro fenômeno que observei em campo foi o aquecimento da etapa de potência dos inversores de freqüência (módulo IGBT), quando o banco de capacitores é muito grande. Isso ocorre porque a forma-de-onda na saída do inversor é modulada em freqüência de vários kHz. Como a freqüência é alta, a impedância capacitiva Xc é baixa, provocando sobrecorrente. A solução é baixar a capacitância do banco.

Cuidado nas Instalações

Nem tudo o que compromete a qualidade da energia elétrica tem origem na Concessionária. A falta de planejamento na distribuição dos cabos e fios na planta do consumidor, bem como subdimensionamento das bitolas e o aterramento inadequado são fontes de distúrbios elétricos.

A figura 17 ilustra como a caixa de entrada da energia deve ser conectada . segundo a norma BR 5410 (norma da ABNT que regulariza os sistemas de baixa tensão). Notem que tanto no circuito trifásico como no rnonofásico, o neutro e o terra têm a mesma origem. Esse é um con­ceito que costuma confundir alguns técnicos, surgindo sempre a mesma dúvida: "Se o terra e o neutro estão ligados no mesmo ponto, qual a diferença entre eles?"

Para responder essa pergunta, vamos aproveitar a figura 18 que fornece a maneira correta de ligar qualquer equipamento na rede elétrica.

Notem que, embora de mesma origem, pelo fio neutro circula a corrente de retorno da alimentação. Pelo fio terra não há corrente circulando. Aliás, somente circulará corrente pelo terra quando algum transitório (distúrbio) ocorrer, e que será "desviado" para a terra, evitando assim a queima do equipamento em questão. Essa tarefa, como veremos mais adiante, é feita pelos sistemas de proteção.

Ora, se a filosofia de funcionamento da maioria dos sistemas de proteção é o desvio para o terra dos distúrbios ocorridos, qual será o destino deles caso não haja terra?

Podemos concluir, portanto, que a diferença fundamental entre terra e neutro é que, pelo terra não há corrente circulante no funcionamento normal. A eventual corrente que possa circular pelo terra é a de desvio de um transitório, e essa não deve durar mais do que alguns milissegundos.

Tipos de Distúrbios

Os distúrbios da rede elétrica, também chamados de "transientes" ou "transitórios", basicamente, apresentam - se em seis tipos: sag, spike, blackout, tensão residual entre terra e neutro (VT/N), sobretensão, e distorção harmônica.

A) SAG

O SAG é um distúrbio que se caracteriza por uma rápida queda de tensão, que não ultrapassa 3 a 4 ciclos de senóide (aproximadamente 48 a 64 ms), figura 19. Caso essa queda dure mais tempo, então teremos uma subtensão. As causas do SAG podem ter origem externa ou interna à instalação.

Externamente, o SAG pode ser gerado pela Concessionária de energia durante a comutação de cargas no link. Internamente (dentro da "planta" do consumidor) essa mesma "queda" repentina de amplitude pode ser causada pela partida de altas cargas (grandes motores, por exemplo). Os efeitos e proteções do SAG, bem como de todos os outros transientes serão estudados através de tabelas ainda neste artigo. 

B) Spike

O spike é um transitório formado por uma rápida sobretensão, seguida de uma subtensão. Podemos notar pela figura 20 que esse distúrbio assemelha - se a uma agulha. 

A sobretensão e a subtensão, geralmente, atingem amplitudes que vão de duas a quatro vezes a tensão nominal. O spike também pode ser esporádico, ou periódico.

Sua principal causa é o chaveamento de cargas indutivas (inversores de freqüência, conversores CC, etc ... ).

C) Blackout

Embora eu não considere o bla­ckout como um transiente, não pode­ríamos deixar de analisá-Io, pois ele é uma anomalia da energia elétrica, mesmo que isso signifique sua ausência (figura 21).

O motivo pelo qual eu não considero o blackout como transiente ou transitório é que, na maioria das vezes, ele não é transitório, mas sim "permanente", uma vez que a falta de energia elétrica pode durar várias horas. De qualquer forma, os problemas que o blackout pode causar não acontecem no momento em que a energia "desaparece", mas sim quando ela retorna. Os consumi­dores "ponta de linha" (primeiros no link de distribuição) podem receber a energia com amplitude muito alta, e, muitas vezes, ela vai e volta seguidamente até estabilizar-se. É nesse instante que o blackout, que não está mais presente, causa danos. Não é irônico? 

D) Tensão residual entre terra e neutro

Já analisamos neste artigo que terra e neutro, geralmente, possuem a mesma origem. Um problema muito comum no meio industrial é a tensão residual entre neutro e terra. Para que isso ocorra, dois fatores devem estar presentes simultaneamente: o neutro da Concessionária está desbalanceado, e o aterramento das instalações do consumidor não é eficaz. Segundo as NBR 5410 e NBR 5493, um terra somente pode ser considerado eficaz se seu valor for inferior a 10 ohms. Com esse valor, mesmo com o neutro desbalanceado, teremos uma "equipotencialidade" entre terra- e neutro.

A tensão residual entre terra e neutro pode ter sua amplitude variando desde alguns milivolts até dezenas de volts (figura 22). Não é preciso dizer que quanto maior ela for, pior é a qualidade da energia e, conseqüentemente, maior o índice de falhas.

A solução mais indicada para esse problema é melhorar o aterramento, mesmo que seja necessário para isso um tratamento químico.

E) Sobretensão 

Considera-se sobretensão a tensão que exceder 10% da nominal, com duração superior a 3 ciclos de senóide. Não devemos confundir esse distúrbio com "picos" de tensão. Os picos de tensão podem atingir milhares de volts, porém são extremamente rápidos (microssegundos). As descargas atmosféricas são os principais agentes causadores desse transitório.

A sobretensão, por outro lado, não alcança valores tão altos, no entanto, dura mais tempo (vários milissegundos, ou até mesmo várias horas!) (figura 23).

Os picos de tensão são mais perigosos para os circuitos de controle, onde temos Cls com alta escala de integração (microprocessadores, memórias, etc ... ). Já as sobretensões atingem com maior rigor as etapas de potência (módulos IGBTs ; SSRs; TRIACs; Transistores de potência; etc ... ). 

F) Distorção Harmônica

A freqüência harmônica é uma freqüência múltipla da fundamental. 

A figura 24 mostra uma idéia genérica, onde observamos que uma senóide de 60Hz pode gerar harmônicas ímpares e pares. Quanto maior a parcela indutiva da carga, maior será a amplitude das harmônicas geradas.

A sobreposição da freqüência fundamental com sua(s) harmônica(s) causa a distorção (deformação) da forma-de-onda senoidal. 

Para o ambiente industrial, as harmônicas mais comuns são as ímpares, particularmente: 3ª, 5ª, 7ª, e 11 ª; devido a freqüência de saída dos inversores.

Como dissemos no início do artigo, a isolação galvânica (transformador isolador) é uma das técnicas utilizadas para a eliminação desse distúrbio.

Uma dúvida comum sobre distúrbios da rede elétrica é:

"Quais são os efeitos práticos de cada um deles?"

Para responder essa pergunta, separamos a resposta em seis áreas distintas. A intenção é "cobrir" o máximo de casos possíveis. São elas: computadores; telecomunicações; controles de processos; inversores e conversores; sistemas de imagem e equipamentos biomédicos. As seis tabelas a seguir, mostram as possi­bilidades das falhas em relação ao transiente.

Proteções

Finalmente chegamos aonde interessa: as proteções contra os distúrbios. Antes de passarmos a "receita do remédio", entretanto, vamos analisar um pouco os dispositivos e equipamentos de proteção.

A) Componentes passivos:

Alguns componentes passivos são utilizados como supressores de transientes. O mais comum TVSS (Transient Voltage Surge Suppressor) é o varistor, também conhecido como MOV (Metal Oxide Varistor).

O varistor é um componente não linear, pois a curva tensão x corrente não obedece a lei de Ohm. Na verdade, o varistor tem uma tensão nominal de atuação. Enquanto a tensão aplicada em seus terminais for igual ou menor a nominal do componente, seu estado é de alta resistência.

A partir do momento em que a tensão ultrapassar a nominal, todavia, a resistência do varistor tende a cair, e próximo a 10% de sobretensão, o componente baixa sua resistência para próximo de O ohms (curto-circuito).

Podemos dizer que o varistor é um resistor que ora tem resistência infinita, ora está quase em curto-circuito.

A figura 25 mostra sua aparência e símbolo,e a figura 26, um exemplo de aplicação, onde notamos que o varistor é colocado em paralelo com a linha a ser protegida. O pico de tensão é dissipado na forma de calor sobre o componente. Um conceito fundamental ao técnico ou engenheiro eletrônico é que não há uma proteção 100% segura. O próprio varistor é um exemplo típico, pois dependendo da velocidade do transiente, ele poderá ser incapaz de atuar como proteção. Além disso, caso o tempo e amplitude do transitório sejam muito grandes, o calor gerado pode ser tão grande a ponto de destruir o componente. 

Alguns fabricantes de equipamen­tos eletrônicos que utilizam varistores como proteção costumam envolver o componente com um "espaguete" termo - retrátil, a fim de impedir que estilhaços do componente espalhem-se pelo equipamento em caso de explosão (figura 27). 

Outro componente utilizado como supressor é o Snubber.

Na verdade, embora possamos encontrar esse componente em um único encapsulamento, ele é a asso­ciação de um resistor em série com um capacitor (figura 28).

O Snubber é indicado como filtro de spikes. Ele funciona como um verdadeiro "amortecedor", pois o capacitor opõe-se a variações de tensão. O resistor em série serve para limitar a corrente sobre o capacitor.

Os valores típicos para R e C são:

R = 100 ohms e C = 22 nF.

Observem a diferença de comportamento dinâmico entre um varistor e um Snubber na figura 29. O Snubber elimina o spike totalmente (tanto a sobre como a subtensão), já o varistor (indicado apenas para eliminação de picos de tensão) elimina apenas o pico superior, deixando a "subtensão" passar.

Podemos encontrar no mercado o varistor isoladamente, ou montado como "filtro de linha" (figura 30). O filtro de linha, além dos varistores, possui alguns indutores e capacitores como filtros. Teoricamente, a função do varistor é provocar um curto­ circuito em caso de picos de tensão, o que queimaria o fusível interrom­pendo o transitório.

Ora, a maioria dos equipamentos eletrônicos atuais funciona com fontes chaveadas. Essas fontes, normalmente, podem operar de 90 a 240 VCA. Isso significa que elas resistem (para uma rede 110 ou 127 V), a uma sobretensão de 100 %, e a uma sub de mais de 20 %! Além disso, a fonte, internamente, tem vários capacitores e indutores (o próprio transformador, por exemplo). Caso um equipamento desses queime por um distúrbio da rede elétrica, dificilmente um filtro de linha o protegeria.

B) Equipamentos de proteção:

Os dispositivos ativos são mais eficazes que os passivos na proteção. Podemos encontrar várias arquiteturas desses equipamentos, mas vamos analisar apenas os três mais comuns do mercado: estabilizador de tensão, no-break oft-/ine, e no-break on-/ine.

Estabilizador de tensão:

O estabilizador de tensão é o dispositivo de proteção mais popular. Seu princípio de funcionamento pode ser analisado através de diagrama de blocos da figura 31. Observem que temos dois blocos principais: o transformador com derivação (taps), e o circuito de controle e comutação.

Quando o circuito de controle detecta uma variação de tensão acima da esperada, ele comuta os "taps" do primário do trafo segundo a necessidade. Na essência, o circuito de controle apenas altera a relação de espiras entre primário e secundário para compensar a queda, ou a sobre-tensão. A comutação pode ser feita via tiristores (SCR), ou transistores. Como "coadjuvantes" esse equipamento também têm varistores e capacitores de filtro.

No-break on-line:

O no-break on-líne, também conhecido como UPS (Uninterruptib/e Power Supp/y) é a melhor opção para se proteger dos distúrbios da rede elétrica.

A estrutura básica desse equipamento (figura 32) é composta por três blocos principais: retificador, inversor e banco de baterias.

O bloco retificador retifica a rede elétrica e carrega o banco de baterias. A tensão, uma vez retificada, alimenta o bloco inversor, cuja função é alternar a tensão novamente para a carga. Quando há energia elétrica, o banco de baterias é mantido sob carga lenta e a energia segue para a carga via inversor. 

Como a tensão é retificada e fil­trada logo na entrada, e a tensão para carga é provida através do circuito inversor, a maioria dos distúrbios são eliminados. A bateria, na essência, também funciona como um grande capacitor.

As duas principais características desse equipamento são: a forma-de-onda na saída é sempre senoidal, e a carga fica isolada da rede elétrica.

No-break off-line:

Bem mais econômico que o no­-break on-fine, o off-fine não configura uma proteção tão eficiente.

Através da figura 33 podemos perceber o motivo. Notem que a carga fica "pendurada" na própria rede elétrica quando essa se faz presente. Somente na ausência de energia é que o circuito inversor atuará e, mesmo assim, a forma-de-onda de saída é trapezoidal, e não senoidal. 

Embora alguns sistemas possuam uma fonte de alimentação tipo chaveada, e possam operar com essa forma-de-onda, de uma forma geral o equipamento fica mais susceptível a falhas.

A carga, portanto, estará protegida apenas quando isolada da rede, situação essa que somente ocorrerá no off-fine na falta de energia.

Bem, agora que já sabemos um pouco da natureza dos distúrbios e das arquiteturas dos sistemas de proteções, a tabela 7 abaixo mostra um resumo da proteção mais indicada, em vista do distúrbio. 

Conclusão 

A baixa qualidade da rede elétrica pode "mascarar" defeitos, levando o técnico a trocas desnecessárias de placas, e reincidência da falha. Com certeza, isso não deve causar boa impressão a nenhum cliente. 

Por essa razão a análise detalhada da rede deve sempre fazer parte da rotina do técnico ou engenheiro de campo.

A prova do desconhecimento sobre esse assunto tornou-se evidente após a infeliz sugestão de abaixar 5% na amplitude da tensão para economizar energia.

É bom lembrar que a maioria das cargas consumidoras não é puramente resistiva. Para cargas indutivas, maioria no parque industrial, a redução da amplitude em 5% poderá causar um aumento significativo de consumo, pois as perdas por calor aumentarão.

Isso sem contar os prejuízos cau­sados por paradas não programadas devido a sub-tensão, e queima de motores! 

Mais uma amarga experiência em campo ... 

Certo cliente reclamava que determinado modelo de máquina, fabricado pela empresa onde eu trabalho até hoje, queimava placas eletrônicas constantemente.

Após algumas intervenções técnicas chegamos a conclusão que o problema não era com nosso equipamento, mas sim com transitórios severos apresentados na rede elétrica da instalação. Aliás, "coincidentemente", a queima de placas ocorria sempre após chuvas de verão.

Investigando um pouco mais, descobrimos que o terra da instalação era o mesmo do pára-raios, e ele estava com valor acima de 50 ohms!

Não havia mais dúvidas: a máquina queimava porque as descargas atmosféricas penetravam nela via fio terra, pois esse estava com valor ôhmico muito alto.

Embora eu tenha explicado com detalhes ao cliente o problema, minha "eloqüência" não foi suficiente para convencê-lo. Na verdade ele disse que possuía outras máquinas, e somente a nossa queimava. Também não tive sucesso em explicar que as outras máquinas eram feitas apenas de componentes elétricos (relés, contatores, motores, etc ... ), e somente a nossa possuía circuitos eletrônicos complexos, por isso (obviamente) apenas ela queimava!

Indignado, voltei para minha unidade e relatei o ocorrido ao meu chefe.

Eis o que ele me respondeu:

- Ok, acredito em você, Capelli, porém gostaria de provar ao Cliente que o fenômeno é proveniente de uma falha da rede, e não da nossa máquina.

Bem, quando ele fala "gostaria", é porque ele "realmente gostaria"!

Vamos dizer que isso me deu "inspiração" para desenvolver o circuito abaixo. "Carinhosamente", ele foi batizado de "projeto porteira", considerando que separa a origem do problema em duas partes: ou está da máquina para dentro, ou da máquina para fora. O princípio de funcionamento é bastante simples. Na verdade, temos um mesmo circuito repetido três vezes, um para cada fase. Um varistor é ligado a cada fase através de um fusível.

Em paralelo com o fusível temos uma lâmpada néon. Caso haja uma sobretensão, o varistor assumirá uma resistência bem baixa (próxima a um curto-circuito). A corrente nesse instante tenderá a crescer, o que queimará o fusível. Uma vez queimado, a lâmpada néon "ioniza-se", pois agora existe tensão entre seus terminais. Essa tensão é garantida pelo varistor, que volta a assumir alta resistência, porém é suficiente para "ionizar" a lâmpada néon. Mesmo quando a energia for desligada, o fenômeno ficará registrado pela queima do fusível.

Instalamos o protótipo nas imediações da máquina, e explicamos ao cliente que aquilo era um "dedo duro" de transientes.

Passados alguns dias, e após uma uma chuva, a nossa "ratoeira" funcionou. Duas lâmpadas acenderam (fases R, e T) mostrando que uma sobretensão ocorrera.

Estrategicamente, optei por rnonitorar a tensão de linha (entre fase e terra), mas o sistema pode ter seus varistores modificados para "ler" qualquer outra tensão. 

Após a constatação da "vaporização" dos fusíveis, o cliente finalmente concordou com nosso laudo, e providenciou as finalmente concordou com nosso laudo, e providenciou as devidas alterações. A propósito, a máquina não "pifou" novamente! 

Fonte: Alexandre Capelli