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!