Relé de Proteção Monofásica Microprocessado

Danilo Rodrigues DantasEdson Hideki Tiepo Ishigaki

Gilson Ikuta AokiGiuseppe Carozzo

Apresentação do projeto “Relé de Proteção Monofásica Microprocessado” e suas características;

Detalhar o funcionamento e as etapas do processo ;

Comentários e Conclusão.

Objetivos:

Conceitos

Finalidade de um Relé:

Detectar alguma anormalidade dentro de um sistema;

Comandar outros dispositivos de proteção através de atuações de seus contatos;

Isolar a área protegida contra tais anormalidades.

Eletrônico;

Eletromecânico;

Microprocessado;

Conceitos

Tipos de Relés:

Eletrônico: Também chamados de Relê de Estado Sólido (Solid State Relay);

Surgiu em meados da década de 60;

Não possui contatos mecânicos;

Acionamento de cargas resistivas e indutivas;

Comutação de seus contatos com menor tempo de resposta;

Não produz ruídos durante a comutação;

Substitui relês eletromecânicos, contatores e tiristores;

Pode ser controlado por um CLP ou microcontrolador.

Conceitos Tipos de Relés:

Fonte: Tholz Technology

Eletromecânico:

Surgiu no século XIX;

Combinam os principios de eletromagnetismo

e mecânica;

Constituído por espiras bimetálicas,

engrenagens e hastes;

Alto custo de manutenção;

Desgastes das peças móveis.

Conceitos Tipos de Relés:

Fonte: GeneralEletric

Microprocessado: Surgiu na segunda metade da década de 80;

Permite o ajuste de parâmetros, leitura dos sinais de entrada

de grandezas e interface de comunicação serial ou USB;

Processamento desses dados por meio de microcontroladores,

que utilizam algoritmos para execução da lógica de proteção;

Sistema de Autodiagnóstico (Autocheck);

Menores dimensões;

Baixo custo de manutenção;

Pode possuir várias funções num só dispositivo.

Conceitos

Tipos de Relés:

Fonte: Pextron

Fonte: SEL

Aplicações na Domótica:

A domótica é a área que aplica

soluções tecnológicas para automatizar

certas operações ou sequências de

ações executadas em um ambiente

doméstico.

Exemplos: Alarme contra intrusão; Irrigação automática de jardins; Comandos de abertura e fechamento

de persianas; Controle de iluminação interna e

externa; Controle de portões e portas de acesso

externas; Controle de climatização, entre outros.

Aplicações na Domótica:

Fonte: Voltimun

Aplicações na Domótica:

Fonte: Voltimun

Aplicações na Domótica:

Fonte: Idealhome

Topologia da rede domiciliar através da rede elétrica

Fonte: Blogelétrica

Conceitos Grandezas de Atuação:

Corrente;

Tensão;

Potência;

Freqüência;

Temperatura.

Relés usados em Domótica:

Fonte: Schneider

Fonte: Genesis

Relé de Proteção Monofásica Microprocessado

Características do Projeto:

Destinado à proteção de equipamentos residenciais;

Poderá ser ligado em sistemas monofásicos;

Proteção contra subtensão e sobretensão;

Acesso aos históricos de picos de tensão;

Leitura de tensão em cada fase através de display LCD;

Indicadores de atuação por meio de bandeirolas;

Permite a ligação de sinalizadores de atuação (lâmpada ou sirene).

Utliza PIC 16F877 para o processamento das lógicas de atuação;

Atende ANSI 27 e ANSI 59:

RELÉ DE SUBTENSÃO (ANSI 27);

RELÉ DE SOBRETENSÃO (ANSI 59):

ANSI 27

RELÉ DE SUBTENSÃO (ANSI 27):

› Causas de uma subtensão:

Instabilidade do fornecimento de energia oriunda da

concessionária;

Vários equipamentos ligados à mesma tomada;

Qualidade da instalação elétrica.

› Resulta em aumento de corrente, diminuindo a

tensão;

› Inferior à 7% da tensão nominal.

Gráfico RepresentativoSubtensão

ANSI 59

RELÉ DE SOBRETENSÃO (ANSI 59):

› Causas de uma sobretensão:

Problemas no fornecimento de energia oriunda da

concessionária;

› Resulta na diminuição do isolamento, gerando

curto-circuito;

› Superior à 5% da tensão nominal.

Gráfico Representativo Sobretensão

Modo de atuação:

Instantâneo;

Temporizado:

Tempo definido.

Características Construtivas

BOTÃO DE ACESSO

AOS REGISTROS

BOTÃO PARA REARME MANUAL(SOBRETENSÃO)

BANDEIROLASDE STATUS

BANDEIROLASTIPO DE

ACIONAMENTO

BANDEIROLA PARA REARME MANUAL

DISPLAY LCD PARA

MONITORAMENTO DAS INFORMAÇÕES

ENTRADAS E SAÍDAS

Descrição de Funcionamento

Leitura da tensão;

Processamento da informação;

Comparação do valor com a referência;

Tomada de decisão;

Descrição de Funcionamento

Subtensão:

Aciona Temporizado;

Sobretensão:

Aciona Instantâneo;

Tensão OK

(110<V<127):

Continua Monitorando;

Descrição de Funcionamento

Registros de leituras:

O relé armazena sempre o maior e o menor

valor;

Botão de acesso aos registros;

Sub: 004.5VSobre: 220.5V

Descrição de Funcionamento

Botão de Rearme:

Em caso de uma sobre tensão o rearme é

automático;

Caso haja reincidência de sobretensão,

a bandeirola é acesa, e o rearme

deve, então, ser feito manualmente

através do botão.

Fluxograma do processo

Projeto Elétrico

Circuito de Entrada Retificação:

Transformação do sinal AC para DC;

O Sinal de 0 a 110V AC é transformado em 0 a 5 V DC;

Este sinal é enviado para a entrada analógica do PIC(RA0)

e será amostrado e quantizado em 10 bits de resolução;

Circuito de Alimentação:

Alimentado por uma fonte externa DC de 12V x 1A;

A tensão de entrada (12V) passa por um regulador de

tensão (LM7805) que reduz essa tensão para 5 V

(responsáveis pela alimentação do restante do circuito);

Circuito oscilador:

Gera uma frequencia de 4MHz para o PIC (16F877A);

Determina o clock do microcontrolador;

Composto por um cristal e dois capacitores de ressonância

Microcontrolador PIC 16F877: Responsável pelo controle e tomada de decisões;

Aquisição dos dados de entrada;

Controle baseado na lógica de sua programação;

Circuito de Sinalização: LCD:

› Leitura e status da tensão da rede;

› Registros de anormalidades (sub ou sobretensao);

Circuito de Sinalização:

Leds Indicativos:

› Informam visualmente

de modo a chamar a atenção;

› Estão ligados a um driver

que amplifica a tensão de

saída do PIC;

Circuito de Saída e Sinalização:

Relés:

› Um deles é reponsável pela atuação (TRIP) e o outro

responsável pelo acionamento dos alarmes.

Botões de Registro e de Rearme:

Botão de Registro: permite acesso ao histórico da maior e menor tensão monitorada;

Botão de Rearme: para rearme manual em caso de sobretensão;

Layout da placa impressa

Etapas da Montagem

Etapas da Montagem

Etapas da Montagem

Etapas da Montagem

Subtensão 0 à 80 V

Testes de Subtensão:

Teste Tensão Normal:

Tensão normal 80 à 200 V

Teste Sobretensão:

Sobretensão > 200V

Pré Projeto vs. Projeto Atual

Melhorias: O relê poderia realizar a proteção térmica,

monitorando a corrente do sistema, permitindo a detecção de sobrecarga, desbalanceamento e falta de fase de um motor, por exemplo.

Comunicação serial ou USB.

Desenvolvimento de software para a parametrização do dispositivo via computador.

Conclusão:

Melhorias na programação, nos componentes utilizados e na placa foram feitas ao decorrer do processo de montagem e o protótipo atual conseguiu atender todas nossas expectativas.

Referências Bibliográficas:

CREDER, Helio. Instalações Elétricas. 15 ed. Rio de Janeiro: Ed. LTC, 2007. FRANCHI, Cleiton Moro. Acionamentos Elétricos. 3 ed. São Paulo: Ed. Erica, 2008. SOUTO, Wesley de Almeida. Apostila de Comandos Elétricos. Centro Federal de Educação Tecnológica da

Bahia. Curso Técnico de Eletromecânica. [s.c.], Bahia, 2004. PEREIRA, Fábio – Microcontroladores PIC: Programação em C. São Paulo, Érica, 2003. NEGRISOLI, Manuel E. M. Instalações Elétricas: Projetos Prediais em Baixa Tensão. 3 ed. Ed. Edgard Blucher,

1981. MOTTA, Adriano. Manual Prático do Eletricista. 1 ed. Ed. Hemus, 2004. MOONEY, Joe. Aplicações de Relês Microprocessados em Linhas de Transmissão. 11 p. Artigo

técnico – Schweitzer Engineering Laboratories, Brasil LTDA. ZIMMERMAN, Karl. Aplicações de Relês Microprocessados na Distribuição. 11 p. Artigo técnico –

Schweitzer Engineering Laboratories, Brasil LTDA. SCHWEITZER III, Edmund O; SCHEER, Gary W; FELTIS, Mark W. Uma Nova Abordagem da

Proteção da Distribuição. 15 p. Artigo técnico – Schweitzer Engineering Laboratories, Brasil LTDA.

<http://www.pextron.com.br> Acesso em: 03 set. 2011. <http://www.sel.eesc.sc.usp.br/protecao/protecao.htm> Acesso em: 25 set. 2011. <http://www.cedet.com.br/index.php?/O-que-e/Telecom/ansi-american-national-standards-institute.html>

Acesso em: 09 out. 2011. <http://www.aneel.gov.br> Acesso em: 23 out. 2011. <http://www.ufsm.br/desp/geomar/esp409/Prysmian_Manualinstalacao.pdf> Acesso em: 06 nov. 2011. <http://pt.scribd.com/doc/51178208/Protecao-Geradores.pdf> Acesso em: 20 abr 2012. <http://pt.scribd.com/doc/73208057/67/Figura-25-Diagrama-do-rele-de-protecao-multifuncao> Acesso em

20 abr 2012 MICROCHIP TECHNOLOGY INC. PIC 16F87X data sheet. Chandler: Microchip, 2001.

Obrigado!