Universidade Federal de Santa Catarina

Departamento de Engenharia Elétrica

Laboratório de Materiais Elétricos – EEL 7051

Professor Clóvis Antônio Petry

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Experiência 05

Resistência de Isolamento

Fábio P. Bauer

Tiago Natan A Veiga

Florianópolis, julho de 2006.

Sumário

1. Objetivos ........................................................................................................ 32. Introdução ...................................................................................................... 43. Aterramentos.................................................................................................. 5

3.1 Esquemas de Aterramento ....................................................................... 53.2 Esquema TN............................................................................................. 63.3 Esquema TT ............................................................................................. 63.4 Esquema IT .............................................................................................. 6

4. Ensaios de Laboratório .................................................................................. 74.1 Materiais Utilizados................................................................................... 74.2 Ensaio da Resistência de Isolamento....................................................... 7

5. Conclusões..................................................................................................... 96. Referências Bibliográficas ............................................................................ 10

1. Objetivos

► Medir a resistência de isolamento das bancadas do laboratório de Materiais

Elétricos;

► Concluir se as medidas obtidas oferecem segurança suficiente para os

usuários.

2. Introdução

A resistência de isolamento de fios condutores estabelece um importante

parâmetro na segurança que uma rede elétrica pode oferecer.

A resistência de isolamento é a resistência entre dois corpos condutores

separados por um material dielétrico, em condições de ensaio especificadas.

Está associada a perdas de Joule nos dielétricos, portanto ao comportamento

em baixa freqüência.

Para as condições de ensaio desenvolvidas em laboratório, procurou-se

satisfazer as condições mínimas de isolação estabelecidas pela NBR

5410:2004.

As resistências de isolamento são essenciais para a segurança dos

usuários de uma rede elétrica, uma vez que a proteção contra choques pode

ser realizada de forma trivial com dispositivos de proteção em SELV (System of

Extra Low Voltage) ou PELV (SELV não separado da terra).

Os Ensaios descritos no presente relatório visaram à medição da

resistência de isolamento das bancadas do laboratório de Materiais Elétricos. O

número de bancadas ligadas varia de um a quatro e o objetivo visado na

experiência é verificar se as isolações respeitam a norma NBR 5410:2004.

3. Aterramentos

Denomina – se aterramento a ligação com a massa condutora da terra,

os aterramentos devem assegurar de modo eficaz a fuga de corrente para a

terra, propiciando as necessidades de segurança e de funcionamento de uma

instalação elétrica. O valor da resistência de aterramento deve satisfazer às

condições de proteção e funcionamento da instalação elétrica, de acordo com

os esquemas de aterramento.

3.1 Esquemas de Aterramento

A NB-3 fixa os seguintes esquemas de aterramento: Obs.: Para

classificar os esquemas de aterramento é utilizada a seguinte simbologia :

►A primeira letra representa a situação da alimentação em relação a

terra .

○ T = um ponto diretamente aterrado.

○ I = isolação de todas as partes vivas em relação à terra ou

aterramento de um ponto através de uma impedância.

►A segunda letra representa a situação das massas da instalação

elétrica em relação à terra

○ T = massas diretamente aterradas, independente do aterramento

eventual de um ponto da alimentação.

○ N = massas ligadas diretamente ao ponto da alimentação aterrado (

em CA o ponto aterrada é normalmente o neutro );

► Outras letras indicam a disposição do condutor neutro e do condutor

de proteção

○ S = funções de neutro e de proteção asseguradas por condutores

distintos.

○ C = funções de neutro e de proteção combinadas em um unico

condutor. (condutor PEN )

3.2 Esquema TN

Este esquema possui um ponto de alimentação diretamente aterrado,

sendo as massas ligadas a esse ponto através de condutor de proteção, são

considerados 3 tipos de esquemas TN :

o TN-S, o condutor neutro e o de proteção são distintos

o TN-C-S, o condutor neutro e o de proteção são combinados em

um único condutor em uma parte da instalação.

o TN-C, o condutor neutro e o de proteção são combinados em um

único condutor ao longo de toda a instalação.

3.3 Esquema TT

Este esquema possui um ponto de alimentação diretamente aterrado,

estando as massas da instalação ligado aos eletrodos de aterramento

eletricamente distintos do eletrodo de aterramento da alimentação.

3.4 Esquema IT

Este esquema não possui nenhum ponto de alimentação diretamente

aterrado, somente as massas da instalação são aterradas. A figura 3.4 mostra

um esquema simplificado do aterramento IT.

Figura 3.4- Aterramento IT. Fonte: PETRY, C.A. “Resistência de Isolamento”

4. Ensaios de Laboratório

Nas seções seguintes, será descrito o procedimento usado em

Laboratório para se obter as resistências de isolamento das bancadas do

laboratório de Materiais Elétricos, de acordo com a NBR 5410:2004 para baixas

tensões, item 7.3.3.

4.1 Materiais Utilizados

►1 Megohmetro digital. MINIPA Modelo MI-2650. Fundos de escala:

4000Ω/1000V

► 4 Bancadas com alimentação trifásica.

4.2 Ensaio da Resistência de Isolamento

O Ensaio para a medição da Resistência de Isolamento prevê que a

rede não deve estar energizada para a realização das seguintes medidas:

resistências entre os condutores vivos (fase e neutro) tomados dois a dois e

entre cada condutor vivo e terra.

Os valores obtidos devem satisfazer os critérios mínimos estabelecidos

na tabela 1, em particular a linha 1 (SELV) visto ser esta a condição

correspondente de ensaio.

Tabela 1- Valores Mínimos de Resistência de Isolamento

Em síntese o ensaio consiste em medir as resistências entre fase e

neutro, entre neutro e terra e entre fase e terra para uma duas, três e quatro

bancadas ligadas. As medidas são feitas com o megohmetro. Os resultados

dessas medições são mostrados na tabela 2.

Resistência de Isolamento (Ω)

Número de Bancadas LigadasReferência para

Medida1 2 3 4

Fase - Neutro > 4G 4,2G 3,1G 2,1G

Fase-Terra > 4G > 4G > 4G > 4G

Neutro -Terra > 4G > 4G > 4G > 4G

Tabela 2- Valores Obtidos nas Medições em Laboratório

Conforme observado na Tabela 2, em qualquer dos casos considerados

na Tabela 1, em especial para valores em SELV, os valores de resistência

medidos estão muito acima dos previstos pela norma, o que comprova que o

isolamento das bancadas do laboratório está adequado e o risco associado à

segurança dos usuários está nos limites de tolerância.

O motivo pelo qual a resistência de isolamento diminui à medida que o

número de bancadas cresce deve-se à modelagem dessa resistência. Como os

fios guardam um valor de tensão de ruptura, à medida que o circuito cresce, a

resistência equivalente provém das resistências em paralelo pré-existentes.

Portanto o valor resultante de resistência é sempre menor do que qualquer um

dos componentes de resistência na linha.

5. Conclusões

O Ensaio desenvolvido em laboratório permitiu avaliar diversos itens a

respeito da confiabilidade que um sistema elétrico pode oferecer com base tão-

somente no valor da resistência de isolamento associada.

As medidas obtidas com o megohmetro mostraram claramente que o

laboratório apresenta valores muito acima do estabelecido pela norma, o que

garante a segurança dos seus usuários. À medida que se prolonga o

comprimento da linha, a resistência equivalente é modelada por resistências

em paralelo. Então a resistência equivalente sempre será menor do que

qualquer uma das resistências acopladas na linha.

Os esquemas de aterramento existentes permitem que o engenheiro

compreenda como os possíveis componentes podem ser conectados e com

isso avaliar a melhor maneira de projetar sistemas de segurança para o

usuário.

Resta lembrar que as medidas provenientes do megohmetro contêm

algum tipo de erro, mesmo que se trate de um instrumento digital de alta

precisão. Contudo, para as exigências da norma NBR 5410:2004 as medidas

apresentadas no relatório satisfazem as especificações de formulação de

projeto.

6. Referências Bibliográficas

[1] PETRY, C.A. “Resistência de Isolamento”. Disponível em

.<www.inep.ufsc.br/~petry/>. Acesso em 03 jul. 3006

[2] ANACOM: “Ensaios”. Disponível

em.<http://www.anacom.pt/template12.jsp?categoryId=48045>. Acesso em 03

jul. 2006.

[3] MATERIAIS DIELÉTRICOS: “Propriedades Eletromagnéticas dos Materiais”.

Disponível em<

https://dspace.ist.utl.pt/bitstream/2295/57230/1/Trab_V_Dielectricos.pdf>.

Acesso em 03 jul. 2006.

[4] ATERRAMENTOS: “Esquemas de Aterramento”. Disponível em

.<http://dalcantara.vilabol.uol.com.br/index9.html>. Acesso em 03 jul. 2006.