da 2014 empresa -...

TÍTULO DA PALESTRA

Nome do Palestrante

DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOSCONCEITOS E APLICAÇÕES

IV ENADSE

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Logomarcada

empresa

Eng. Renato de Brito Sanchez

2014

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ESCOPO

1. Conceitos

2. Aspectos normativos

3. Aplicações: Corrente Alternada

4. Aplicações: Corrente Contínua

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empresa

5. Aplicações: Sistemas Fotovoltaicos

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Nome do PalestranteCONCEITOSNome do Palestrante

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CONCEITOS

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COMO APARECEM OS SURTOS DE TENSÃO ?

� São várias as causas dos surtos de tensão em uma instalação elétrica. As mais comuns e, portanto

de destaque são:

� Descargas por acúmulo de Eletricidade Estática.

� Descargas elétricas atmosféricas (raios).Nome do Palestrante

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� Induções eletromagnéticas.

� Manobras e chaveamentos.

� Os surtos aparecem nas seguintes formas:

� Surtos induzidos ou Indiretos.

� Surtos conduzidos ou Diretos.

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Incidência indireta de raios

Incidência direta de um raio

O surto de tensão caracteriza-se por um grande erepentino aumento de tensão na rede elétrica. Sendo umpulso de curta duração (< 1 ms).

*Não confundir surto com ruído. São fenômenos distintos.

DISTÚRBIOS EM SISTEMAS ELÉTRICOS

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empresaSurto (Transiente), duração < 1 msDistúrbio temporário, duração > 200 ms

Harmônicas Pequenos cortesRuídos

Chaveamentos em alta tensão

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O DPS atua somente neste distúrbio

Sobretensão transitória

Sobretensão temporal

DISTÚRBIOS EM SITEMAS ELÉTRICOS

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MANOBRAS DE CIRCUITO DE POTÊNCIA – SURTOS INDUZIDOS

� O chaveamento de circuitos de potência também podem induzir sobretensões transitórias nas

instalações adjacentes.

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empresaABERTURA DE DISJUNTOR

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DESCARGAS ATMOSFÉRICAS – INCIDÊNCIA DIRETA E INDIRETA

� As sobretensões transitórias são geradas através dos campos magnéticos propagados quando há a

incidência de raios que por sua vez induzem esses distúrbios transitórios na instalação e em seus

componentes.

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empresaDIRETA INDIRETA

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FORMAÇÃO DAS CARGAS NAS NUVENS

� A forma mais comum de explicar a formação das cargas e o modelo das nuvens é a representação

bipolar: a nuvem como um enorme bipolo com cargas positivas na parte superior e as negativas na

inferior.

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INDUÇÃO DE CARGAS POSITIVAS NO SOLO

� Esse bipolo tem uma altura de 10 a 15 km e

extensão de alguns km2. A diferença de

temperatura entre a base e o teto da nuvem (65Nome do Palestrante

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a 700 C) provoca a formação de correntes nas

bordas.

� Essas correntes de ar deslocando as partículas

provoca o atrito e consequentemente

carregamento, formando o bipolo.

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DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

� Descarga atmosférica: descarga elétrica de origem atmosférica entre uma nuvem e a terra ou entre

nuvens, consistindo em um ou mais impulsos de vários quilo ampères (kA).

CORRENTES ELÉTRICAS 15kA a 200kA

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50 % 10 % 5 % ≈ 1 %%

30 80 100 200kA

Freqüência

Valor de pico de corrente de raios

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CURVA CARACTERÍSTICA DE UMA DESCARGA ATMOSFÉRICA

100

80

(kA) 300 kWh• 95% gasto na expansão do ar• 1% energia acústica• 1% energia eletromagnética• 1% na forma de luz• 2% dissipados no solo

Máximo 200 kA

DPNome do Palestrante

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60

50

40

20

20 200 350 600 800 1000 (ms)

• 2% dissipados no solo

300 kWh = Aprox. 70 chuveiros ligados por uma hora300 kWh = Aprox. 70 chuveiros ligados por uma hora

DPS

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SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS - SPDA

DEFINIÇÃO: Sistema completo composto de um sistema externo e de um sistema interno de proteção

destinado a proteger uma estrutura contra os efeitos das descargas atmosféricas.

� Sistema externo de proteção: sistema que consiste em subsistema de captores, subsistema de

condutores de descida e subsistema de aterramento.Nome do Palestrante

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� Sistema interno de proteção: conjunto de dispositivos que reduzem os efeitos elétricos e

magnéticos da corrente de descarga atmosférica dentro do volume a proteger (DPS – Dispositivo

de Proteção contra Surtos).

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FUNÇÃO DO SPDA

� O SPDA tem como objetivo encaminhar a energia do raio, desde o ponto que ele atinge a

edificação até o aterramento, o mais rápido e seguro possível.

� O SPDA não pára o raio, não atrai raios e também não evita que o raio caia.

� O SPDA protege o patrimônio (edificação), as instalações e as pessoas que estão dentro destaNome do Palestrante

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� O SPDA protege o patrimônio (edificação), as instalações e as pessoas que estão dentro desta

mesma edificação.

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FUNÇÕES DO PARA-RAIO

� Neutralizar, pelo poder de atração das pontas, o crescimento do gradiente de potencial elétrico

entre o solo e as nuvens, por meio do permanente escoamento de cargas elétricas do meio ambiente

para a terra.

� Oferecer à descarga elétrica que for cair em suas proximidades um caminho preferencial, reduzindoNome do Palestrante

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os riscos de sua incidência sobre as estruturas.

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PÁRA-RAIOS: COMO ELES FUNCIONAM ?

• As descargas elétricas das nuvens de

tempestades se dirigem para o solo.

• Um campo elétrico que sai do pára-raioNome do Palestrante

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intercepta a carga e completa um circuito.

• O resultado é uma grande carga de eletricidade,

chamada de raio.

• O pára-raio dissipa esta carga ao levá-la para o

solo.

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TIPOS DE PARA-RAIO

Existem basicamente dois tipos de PARA-RAIO:

� Hastes ou do tipo Franklin.

� Gaiola de Faraday.

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VALE LEMBRAR QUE

• O SPDA tem o papel de proteger

a EDIFICAÇÃO.

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• A proteção da INSTALAÇÃO ELÉTRICA E

EQUIPAMENTOS é função dos

dispositivos de proteção contra surtos

(DPS).

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DEFINIÇÃO

Os DPS são usados para proteger as instalações elétricas de ataques de raios com incidência direta ouindireta nas edificações ou por induções oriundas de manobras como: seccionamento de linhas depotência, comutação de motores.

Trata-se de um dispositivo destinado a limitar sobretensões transitórias e desviar correntes de surto.

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ABNT NBR IEC 61643-1:2007

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CONSIDERAÇÕES INICIAIS

Por que não nos preocupávamos antes?

� Antigamente os equipamentos tinham características mais robustas, as instalações eramcompostas por equipamentos eletromecânicos como motores, transformadores, etc. Hoje em diacada vez mais as casas, comércios e Indústrias estão repletos de equipamentos sensíveis...

� A instalação de DPS em instalações elétricas passou a ser “orientada” por normas técnicasNome do Palestrante

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empresa

� A instalação de DPS em instalações elétricas passou a ser “orientada” por normas técnicasem todo o mundo.

� Os Dispositivos de Proteção contra Surtos estão sendo amplamente divulgados, pois se tratade uma alternativa simples e acessível para a proteção contra sobretensões transitórias, podendoser adicionados à instalações existentes sem alterações significativas.

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Com a mesma veemência com que exige a instalação de DPS na maioria das instalações elétricas de baixa

tensão, a norma NBR 5410 deixa claro que a proteção contra SURTOS de tensão causados por descargas

atmosféricas ou manobras não deve ser executada simplesmente com a instalação do DPS. Essa proteção

deve ser composta de três medidas:

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� Aterramento corretamente projetado e instalado.

� Equipotencialização.

� Instalação coordenada de DPS.

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Segurança para as Vidas...


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Segurança para os Investimentos...

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Antes de abordarmos os aspectos da planta, a seleção, instalação e a aplicação do DPS, devemos

apresentar os tipos existentes de DPS, as subdivisões em áreas (zonas de proteção) do ambiente de

aplicação e o valor de impulso de suportabilidade dos equipamentos a serem protegidos.

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TIPOS DE DPS: VARISTOR E CENTELHADOR

Os Dispositivos de Proteção contra Surtos para alimentação podem ser equipados com dois tipos de

componentes de proteção: Varistor ou Centelhador, podendo ter variantes com as duas tecnologias

combinadas.

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� VARISTOR (NÃO CURTO-CIRCUITANTES): pode ser considerado como uma resistência variável que à

tensão nominal possui um altíssimo valor ôhmico, mas sua resistência rapidamente cai a zero caso ocorra

um surto de tensão.

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DPS COM CARACTERÍSITCA NÃO CURTO-CIRCUITANTE

ANALOGIA

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� CENTELHADOR (CURTO-CIRCUITANTES): dois eletrodos separados pelo ar ou por um gás. Quando

um surto de corrente ocorre, um arco elétrico surge entre os dois eletrodos e a corrente cai abaixo, por

exemplo dos 10 A.

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DPS COM CARACTERÍSITCA CURTO-CIRCUITANTE

ANALOGIA

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QUADRO COMPARATIVO

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DEFINIÇÃO DE CLASSE

� Classe I: Indica-se a aplicação imediatamente próxima a entrada das edificações, no local em que o

condutor adentra a edificação. Com vinculo direto à BEP (Barra de Equipotencialização Principal).

� Classe II: Indica-se a aplicação junto aos quadros de distribuição, sejam eles principais ou

secundários.Nome do Palestrante

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� Classe III: Indica-se a aplicação em pontos onde há a necessidade de uma proteção mais afinada

com níveis de proteção adequados a equipamentos com maior sensibilidade, ou seja, proteção com

níveis de energia residual menor que os encontrados nos dispositivos de Classe II.

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DENOMINAÇÃO CLASSE = TIPO

Os termos “CLASSE” e “TIPO” podem ser usados sem distinção e considerados sinônimos, sendo que

nossa literatura prefere a adoção do termo CLASSE

Dependendo do tipo de proteção a oferecer, o DPS pode ser classificado em três classes, CLASSE I,

CLASSE II e CLASSE III, pode inclusive ser combinados CLASSE I+II.Nome do Palestrante

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A Classe do DPS identifica o ensaio ao qual o mesmo foi submetido quanto a corrente de descarga (NÍVEL

DE ENERGIA).

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Comparando as ondas é possível observar

que há muito mais energia controlada pelo

DPS Classe I.

CLASSE IDEFINIÇÃO DE CLASSE

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Forma de onda de corrente 10/350 µs

Forma de onda de corrente 8/20 µs

CLASSE II

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CLASSE III

Os dispositivos de Classe III são os mais

DEFINIÇÃO DE CLASSE

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Forma de onda combinada:

Surto de tensão em 1.2/50 µs

Surto de corrente em 8/20 us

Os dispositivos de Classe III são os mais

rápidos e eliminam surtos residuais.

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ZONAS DE PROTEÇÃO - LPZ

Baseado na norma IEC 62305-1, podemos dividir o ambiente eletromagnético associado a uma descargade um raio como zonas (áreas), as chamadas LPZ (Lightning Protection Zones).

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RELAÇÃO ENTRE LPZ (LIGHTNING PROTECTION ZONES), CATEGORIA DE INSTALAÇÃO

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NBR 5410:2004: ESQUEMA DE INSTALAÇÃO DO DPS

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COORDENAÇÃO ENTRE DPS

Para a máxima eficiência de um DPS

devemos manter a coordenção entre os

modelos onde devemos analisar:Nome do Palestrante

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• Distâncias verticais e horizontais e o

DPS e o ponto à ser protegido;

• Nível de proteção ou isolação dos

equipamentos e instalação em questão.

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.

.U

Quadroprincipal

Quadrosecundário 01

COORDENAÇÃO ENTRE DPS

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empresa

DP

S Ti

po

1

DP

S Ti

po

2

DP

S Ti

po

3

.

~

U

Quadrosecundário 02 Quadro

de Zona

LPZ 0

LPZ 1

LPZ 2LPZ 3

Contatorde Energia

Quadro deDistribuição /

Interruptor Eletrodomésticos Ap. Eletrônicos sensíveis

l (1.5 kV)ll (2.5 kV)

lll (4 kV)

lV (6 kV)

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INSTALAÇÃO DOS DPS

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A secção dos condutores (cobre) de ligação não deve ser

inferior a:

� DPS Classe I e I+II: 6 mm² (16mm² conforme NBR 5410)

� DPS Classe II: 4 mm²

� DPS Classe III: 1,5 mm²

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INSTALAÇÃO DOS DPS

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COORDENAÇÃO DPS x DR

Preferencialmente, os DPS devem ser instalados à montante do dispositivo DR. Se por qualquer razão osDPS forem instalados à jusante do dispositivo DR, este sempre deve ser do Tipo S (impulsos de correntede 3 kA).

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INSTALAÇÃO A JUSANTE INSTALAÇÃO A MONTANTE

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PASSOS PARA ESPECIFICAR UM DPS

1º - Verificar as zonas de proteção da instalação

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2º - Verificar qual é a suportabilidadea impulso dos componentes da instalação

3º - Selecionar o DPS de acordo com o nível de proteção

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1° PASSO: OBRIGATORIEDADE DE INSTALAÇÃO E VERIFICAÇÃO DA ZONA DE PROTEÇÃO.

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2° PASSO: VERIFICAR A SUPORTABILIDADE A IMPULSO DOS COMPONENTES DA

INSTALAÇÃO

Para os demais níveis de proteção é importante que seja feito um estudo que aponte o nível desuportabilidade da instalação e dos equipamentos a serem protegidos.

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NÍVEL DE PROTEÇÃO “ Up”

Durante a ocorrência de um surto elétrico, o DPS limita a tensão transitória do surto elétrico a uma tensão

chamada nível de proteção (Up) ou tensão residual (clamping).

3° PASSO: NÍVEL DE PROTEÇÃO “ Up”

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protegidooEquipamentVU aparelhodoimpulsoP =<

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CARACTERÍSITICAS A SE ATENTAR AO ESPECIFICAR UM DPS

Tensão nominal [Un]: tensão nominal de alimentação da rede protegida (Ex.: 230V). É necessárioconhecer o valor da tensão nominal do sistema a ser protegido e ter certeza de que Un < Uc.

Tensão de operação contínua [Uc]: É o valor de tensão abaixo da qual é seguro que o DPS não irá intervire, deve ser pelo menos igual a 110% da tensão nominal.

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Nível de tensão de Proteção [Up]: Representa o valor máximo de tensão que permanece nasextremidades do DPS durante sua intervenção.

Se um DPS tem Up < 1,2kV, significa, por exemplo, que uma onda de 20kA será limitada a um valormáximo de 1,2kV.

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CARACTERÍSTICAS A SE ATENTAR AO ESPECIFICAR UM DPS

Para entender melhor esta informação Nível de tensão de Proteção [Up], podemos imaginar o DPS como

uma chave em série com uma resistência e que quando submetido a sobretensão transitória essa chave

se “fecha”, permitindo a circulação de corrente e através da Lei de Ohm podemos entender a tensão Up

como o produto da impedância do DPS pela corrente drenada através dele.

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CARACTERÍSITICAS A SE ATENTAR AO ESPECIFICAR UM DPS

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Surto

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VALOR DE Uc EXIGÍVEL DO DPS EM FUNÇÃO DO ESQUEMA DE ATERRAMENTO

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Fusíveis de “back-up” para sistemas AC:

� Se F1 > 250 A, F2 deverá ser de 250A

� Se F1 ≤ 250 A, F2 não é necessário


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Logomarcada

empresa





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Nome do Palestrante


Fusíveis de “back-up” para sistemas FOTOVOLTAICOS

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Nome do PalestranteASPECTOS NORMATIVOSNome do Palestrante

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ASPECTOS NORMATIVOS

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ONDE SÃO PREVISTOS OS ENSAIOS DOS DPS

A norma ABNT NBR IEC 61643-1:2007 determinatodos os padrões de desempenho, testes eparâmetros de especificação de um DPS paraNome do Palestrante

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empresa

parâmetros de especificação de um DPS paraaplicações em sistemas AC.

TÍTULO DA PALESTRA

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ONDE SÃO PREVISTOS OS ENSAIOS DOS DPS

A norma prEN50539-11:2010 determina todos ospadrões de desempenho, testes e parâmetros deespecificação de um DPS para aplicações DC em

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empresa

especificação de um DPS para aplicações DC emsistemas fotovoltaicos.

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ONDE SÃO PREVISTOS OS DISPOSITIVOS ELÉTRICOS

CLC/TS 50539-12– Instalações elétricas de baixatensão – é a norma que determina os requisitospara especificação e aplicação de DPS em

Nome do Palestrante

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empresa

para especificação e aplicação de DPS eminstalações DC de sistemas fotovoltaicos.

TÍTULO DA PALESTRA

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ONDE SÃO PREVISTOS OS DISPOSITIVOS ELÉTRICOS

ABNT NBR 5410:2004 – Instalações elétricas debaixa tensão – é a norma que determina osrequisitos para especificação e aplicação de DPS

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requisitos para especificação e aplicação de DPSem instalações CA de baixa tensão.

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Nome do PalestranteAPLICAÇÕES:

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CORRENTE ALTERNADA

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EXEMPLOS DE ESQUEMA DE INSTALAÇÃO EM AC

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empresa• MODELOS CLASSE I / CLASSE I + II

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Nome do Palestrante

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empresa• MODELOS CLASSE II

TÍTULO DA PALESTRA

Nome do Palestrante


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Logomarcada

empresa• MODELO CLASSE III

TÍTULO DA PALESTRA

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EXEMPLO DE APLICAÇÃO EM AC SEM INSTALAÇÃO DE DPS

Nome do Palestrante

Nome da Empresa

Logomarcada

empresa

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EXEMPLO DE APLICAÇÃO PARA PROTEÇÃO DE MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS

Nome do Palestrante

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Logomarcada

empresa

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Logomarcada

empresa

CORRENTE CONTÍNUA

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APLICAÇÃO DE INSTALAÇÃO COM NEGATIVO ISOLADO

DPS1 DPS2

+

-

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Logomarcada

empresaCONEXÃO EM “Y”

DPS3

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APLICAÇÃO DE INSTALAÇÃO COM NEGATIVO ISOLADO

+

-

Nome do Palestrante

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Logomarcada

empresaCONEXÃO EM “V”

DPS1 DPS2

TÍTULO DA PALESTRA

Nome do Palestrante

APLICAÇÃO DE INSTALAÇÃO COM NEGATIVO ISOLADO !

DPS3

+

-

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empresaCONEXÃO EM MODO COMUM E DIFERENCIAL

DPS1 DPS2

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APLICAÇÃO DE INSTALAÇÃO COM NEGATIVO ATERRAMENTO

+

-

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empresa

• A instalação com conexão única é aplicada se o DPSestiver próximo do ponto de conexão entre POSITVO(+) e o aterramento elétrico.

CONEXÃO EM ÚNICA

DPS1

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APLICAÇÃO DE INSTALAÇÃO COM NEGATIVO ATERRAMENTO

+

-DPS2

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Nome da Empresa

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empresa

DPS1

• A instalação com conexão em “L” é aplicada se oDPS estiver a uma distância maior que 10m dopróximo do ponto de conexão entre POSITVO (+) eo aterramento elétrico.

CONEXÃO EM “L”

TÍTULO DA PALESTRA


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SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

TÍTULO DA PALESTRA

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Exemplo de instalação protegida pelo lado DC com DPSespecífico para DC fotovoltaico e pelo lado AC com umDPS específico para instalações com topologia TT.

EXEMPLO DE INSTALAÇÃO FV EM EDIFICAÇÃO SEM PÁRA-RAIOS

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Logomarcada

empresa

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Inversor instalado próximo aos módulos FV no telhado.

Inversor instalado próximo a entrada de energia.

APLICAÇÃO DE DPS EM INSTALAÇÃO FOTOVOLTAICAS PREDIAIS

Nome do Palestrante

Nome da Empresa

Logomarcada

empresa* INSTALAÇÃO DE MICRO E MINI GERADORES.

TÍTULO DA PALESTRA

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APLICAÇÃO DE DPS EM MICRO E MINI GERADOR FOTOVOLTAICO

Nome do Palestrante

Nome da Empresa

Logomarcada

empresa

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APLICAÇÃO DE DPS EM USINA FOTOVOLTAICA

Nome do Palestrante

Nome da Empresa

Logomarcada

empresa

TÍTULO DA PALESTRA

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EXEMPLO DE APLICAÇÃO SEM DPS EM UFV

Nome do Palestrante

Nome da Empresa

Logomarcada

empresa

TÍTULO DA PALESTRA

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EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE DPS EM UFV

Nome do Palestrante

Nome da Empresa

Logomarcada

empresa

TÍTULO DA PALESTRA

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OBRIGADO!

DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOS

IV ENADSE

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empresa

DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOSCONCEITOS E APLICAÇÕES

Eng. Renato de Brito Sanchez

2014

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