Explique o princípio de funcionamento da proteção diferencial aplicada a geradores síncronos. Descreva como a proteção compara as correntes de entrada e saída do gerador.

Passo 1

O enunciado pede para entender o princípio de funcionamento da proteção diferencial em geradores síncronos, ou seja, explicar como essa proteção monitora e compara correntes de entrada e saída do gerador para detectar faltas internas. O conteúdo envolve teoria de transformadores de corrente (TC), cálculo de corrente diferencial e critérios de operação.

Passo 2

Em cada ponto de conexão do gerador (normalmente máquinas de 3 fases), instalam-se transformadores de corrente (TC) nos condutores de linha de entrada e de saída. Esses TC rebaixam as correntes reais do gerador para valores proporcionais que podem ser medidos e comparados pelos relés. É essencial que todos os TC tenham relação e polaridade corretas para que, em condições normais, as correntes secundárias se anulem.

Passo 3

O relé diferencial soma as correntes secundárias dos TC seguindo a convenção de sinal. Em regime saudável, a soma vetorial das correntes de entrada e saída do gerador é nula. Caso surja uma falta interna (por exemplo curto-circuito no enrolamento), essa igualdade se perde, gerando uma corrente diferencial não nula no relé.

Passo 4

Definimos a corrente diferencial \displaystyle I_d pela diferença entre a soma das correntes de um lado e do outro do gerador. Em bloco:
I_d = \sum I_{\text{entrada}} - \sum I_{\text{saída}}í
Em operação normal, \displaystyle I_d\approx 0. Se \displaystyle I_d ultrapassar um valor de pick-up pré-ajustado, considera-se que há falta interna.

Passo 5

Para evitar ação indevida em casos de pequenas discrepâncias (erros dos TC, transitórios, magnetização do núcleo), aplica-se uma característica de restrição ou “bleed” (às vezes chamada curva percentual). Assim, o relé só dispara quando \displaystyle I_d excede uma zona de inércia definida por k\,I_{2}, onde \displaystyle I_{2} é a corrente de entrada ou saída de referência e k é um percentual.

Passo 6

Quando a condição \displaystyle I_d > k\,I_{2} é atendida, o relé emite o sinal de disparo de bandeiras, comandando a abertura dos disjuntores de proteção do gerador para isolar a máquina e minimizar danos.

Resposta

A proteção diferencial de geradores compara, via relé, as correntes medidas por TC na linha de entrada e na saída. Se a diferença (corrente diferencial) permanecer abaixo do limite de restrição, considera-se operação normal. Quando essa diferença ultrapassa o valor de pick-up, indicando falta interna, o relé dispara e o gerador é desconectado.

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