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1 Análise da Corrente de Curto - Circuito A Análise da corrente de curto circuito em sistemas de baixa tensão é necessária para dimensionar corretamente a proteção do equipamento (disjuntor de proteção) ou da instalação elétrica (Cabos condutores). Para realizar a análise, temos que representar o sistema elétrico da indústria (transformadores e condutores elétricos) em circuitos unifilares representados por impedância (Z=+jωl), onde os valores de (esistência) e Z (impedância) para o transformador são retirados da tabela I e dos condutores elétricos são retirados da tabela 22 (esistência) e XL (ωl) (reatância indutiva) (Dimensionamento Pirelli). ** OBS. Z=+jωl e o seu módulo: Z XL l 148

2 Tipos de Corrente de Curto - Circuito 1. Curto - circuito Monofásico (F-N ou F-T) VF Icc ZF Z N 2. Curto circuito Bifásico (F-F) VL Icc 2 Z FF 3. Curto circuito Trifásico (F-F-F) Icc V 3 Z Dentre estes curto -circuitos o pior caso é o curto circuito trifásico (produz a maior intensidade nominal de corrente de curto circuito). L FF Icc - Corrente de curto circuito; V F Tensão de Fase; V L Tensão de Linha; Z F Impedância de Fase; Z N Impedância de Neutro; 149

3 Corrente de Impulso No momento do curto circuito, a corrente sofre uma alteração brusca de intensidade e após um determinado instante de tempo ela retorna ao seu estado nominal. Para isso temos um fator de correção denominado fator de impulso, que é referente a assimetria da corrente ao período transiente. I 2 fi Icc K 3,03 fi 1,02 0,98 e XL Onde: I K = Corrente de Impulso do Curto Circuito presumido; Icc = Corrente de curto circuito; fi = fator de assimetria; Icc= Corrente de curto-circuito; = resistência total do percurso do transformador até o ponto de curto circuito; XL = eatância indutiva total do percurso do transformador até o ponto de curto circuito; 150

4 Impedância do Transformador Tabela I Impedância dos Transformadores catálogo WEG 151

5 Transformador 150 kva Exemplo de Cálculo de Impedância Z T T 2 2 % VL 1, , 48m P T Z% V 3, ,69m 100 P L 3 T 2 2 T T T Z XL l 2 2 XL Z 33, 69m 13, 48m 30,88m 152

6 Transformador 500 kva Exemplo de Cálculo de Impedância Z T T 2 2 % VL 1, ,18m P T 2 2 Z% VL 4, ,90m P T Z XL l 2 2 T T T 2 2 XL Z 12,9m 3,18m 12,50m 153

7 Impedância dos Condutores Utilizando a Tabela 22 (Dimensionamento Pirelli) Cabo de 10mm 2 Cabo de 35mm 2 Cabo de 120mm 2 C C C 2,19 XLC 0,13 0, 63 XLC 0,11 0,19 XLC 0,10 2 Cabo de 120mm 2 em paralelo C 0,095 XLC 0,05 3 Cabo de 120mm 2 em paralelo C 0,063 XLC 0,033 4 Cabo de 120mm 2 em paralelo C 0, 0475 XLC 0,

8 Exemplo de Aplicação Curto circuito no Quadro de Distribuição Geral - QDG Impedância do Transformador: Z T T 2 2 % VL 1, PT ,17m 2 2 Z% VL P ,22m T 2 2 T T T 2 2 XL Z 7, 22m 2,17m 6,89m 155

9 Impedância do Condutor: 1 Cabo de 240mm 2: C 0,094 XLC 0,098 Exemplo de Aplicação 3 Cabo de 240mm 2 em paralelo com 10m de comprimento: C C XLC 0, 0313 XLC 0, , ,313m , ,327m

10 epresentação do sistema Z ( jxl ) ( jxl ) F T T C C Z 2,17m j6,89m 0,313m j0, 327m 2, 483m j7, 217m F Z XL 2, 483m 7, 217m 7,63m F VL 380 Icc 30,34kA 3 3 Z 3 7, 2310 F 157

11 Fator de Assimetria: fi fi fi 1, 02 0,98 e 1, 02 0,98 e 1,365 Corrente de Curto presumida 3,03 XL 2,483m 3,03 7,217 m Corrente Máxima de Curto Circuito presumido I 2 fi Icc I I K K K 2 1,365 30, ,57kA 3 O disjuntor deve suportar este valor de intensidade de curto circuito 158

12 Especificação do disjuntor pela corrente de curto - circuito 159

13 Exemplo de Aplicação 2 Curto Circuito no Centro de Controle de Motores -CCM 160

14 Impedância até o QDG: 2,483m e XL 7,217m Exemplo de Aplicação 2 Impedância do Cabo de 185mm 2 (tabela 22): C 0,12 XLC 0, 094 Impedância do cabo para comprimento de 100m: C 0,12 12m XLC 0, 094 9, 4m

15 Exemplo de Aplicação 162

16 Exemplo de Aplicação 2 Z ( jxl ) ( jxl ) F T T C C Z 2, 483m j7, 217m 12m j9, 4m 14, 483m j16, 617m F Fator de Assimetria: Z XL 14, 483m 16, 617m 22, 04m F VL 380 Icc 9,95kA 3 3 Z 3 22, 0410 F Corrente Máxima de curto circuito presumido: 3,03 XL fi 1, 02 0,98 e 1, 02 0,98 e fi 1,09 I 2 fi Icc 2 1, 099,9510 I K K 16,34kA 3 14,483m 3,03 16,617m 163

17 Especificação do disjuntor pela corrente de curto - circuito 164

18 Classificação dos Disjuntores Características dos Disjuntores: Número de Pólos: Monopolares ou unipolares Bipolares Tripolares Tensão de Operação: Disjuntores de Baixa Tensão (até 1000V) I. Minidisjuntores II. Disjuntores em Caixa Moldada III. Disjuntores Abertos Disjuntores de Média e Alta Tensão (acima de 1000V) I. Vácuo II. Ar comprimido III. Óleo IV. SF 6 165

19 Classificação dos Disjuntores 1) NB NM 60898: disjuntores especialmente projetados para serem manipulados por usuários leigos, ou seja, para uso por pessoas não qualificadas e para não sofrerem manutenção (normalmente instalações residenciais ou similares) 2)NB IEC : disjuntores para serem manipulados por pessoas qualificadas, ou seja, com formação técnica, e para sofrerem ajustes e manutenção (normalmente instalações industriais ou similares). Disjuntores Térmicos: proteção contra sobrecarga; Disjuntores Magnéticos: proteção contra curto circuito; Disjuntores Termomagnéticos: proteção contra sobrecarga e curto circuito. Podem ter ajuste do valor da proteção térmica e da proteção magnética de atuação. 166

20 Classificação dos Disjuntores 167

21 Curva Característica do Disjuntor Curvas características de disparo: Curva B : Para proteção de circuitos que alimentam cargas com características predominantemente resistivas, como lâmpadas incandescentes, chuveiros, torneiras e aquecedores elétricos, além dos circuitos de tomadas de uso geral. Curva C : Para proteção de circuitos que alimentam especificamente cargas de natureza indutiva que apresentam picos de corrente no momento de ligação, como microondas, ar condicionado, motores para bombas, além de circuitos com cargas de características semelhantes a essas. Curva D : Para proteção de circuitos que alimentam cargas altamente indutivas que apresentam elevados picos de corrente no momento de ligação, como grandes motores, transformadores, além de circuitos com cargas de características semelhantes a essas. 168

22 Curva Característica do Disjuntor Curva B Curva C Curva D 169

23 Característica do Disjuntor Corrente nominal (I N ) do disjuntor: valor comercial do disjuntor. Correntes estipuladas: A. Corrente convencional de não funcionamento: valor para o qual o disjuntor não deve funcionar durante o tempo convencional. Corrente convencional de funcionamento: valor para o qual o disjuntor deve funcionar antes de terminar o tempo convencional. Poder de corte : corrente máxima de curto-circuito que o disjuntor é capaz de interromper sem se danificar. Os valores normalizados são: 1,5 3 4, KA. Tempo convencional: 1hora para I N 63A e 2horas para I N 63A. Corrente Nominal (In) Corrente convencional de não funcionamento (I nf ) Corrente convencional de funcionamento (I 2 ) Poder de corte (P dc ) Tempo convencional 16 A 18 A (1,13 x I n ) 23 A (1,45 x I n ) 6 KA 1h 63A 71A (1,13 x I n ) 91 A (1,45 x I n ) 6 KA 2h 170

24 Característica do Disjuntor Disjuntores Prediais e Comerciais (Catálogo Siemens): Corrente Nominal (In) Corrente nominal (A) Tensão nominal máxima (V) Sobrecarga (Térmico) Curto Circuito (Magnético) Corrente Nominal (A) Corrente de Curto (A) Atuação Corrente máxima de interrupção - Icu (KA) 3VF Fixo Fixo LXD Fixo Ajustável a NXD Fixo Ajustável a Disjuntores Industriais (Catálogo Siemens): Corrente Nominal (In) Corrente nominal (A) Tensão nominal máxima (V) Sobrecarga (Térmico) Curto Circuito (Magnético) Corrente Nominal (A) Corrente de Curto (A) Atuação Corrente máxima de interrupção - Icu (KA) 3VL Ajustável Fixo 40 a VL Ajustável Ajustável a VL Ajustável Ajustável 0,4 a 1,0 x In 1,5 a 10 x In

25 Coordenação Condutor X Proteção Coordenação entre condutores e dispositivos de proteção: A característica de funcionamento de um dispositivo de proteção de um circuito contra sobrecargas deve satisfazer às seguintes condições: a) Ip Id Ic b) I2 1,45xIc: Onde: Ip é a corrente de projeto do circuito; Ic é a corrente de condução nos condutores; Id é a corrente nominal do dispositivo de proteção (ou corrente de ajuste para dispositivos ajustáveis; I2 é a corrente convencional de atuação para disjuntores ou corrente convencional de fusão, para fusíveis. OBS: A condição b) é aplicável quando for possível assumir que a temperatura limite de sobrecarga dos condutores não seja mantida por um tempo superior a 100 h durante 12meses consecutivos ou por 500 h ao longo da vida útil do condutor. Quando isso não ocorrer, a condição b) deve ser substituída por: I2 Ic 172

26 Fatores de Corrente convencional de atuação (fusão) de dispositivos Tipo Corrente Nominal (A) Corrente Convencional de não Atuação (A) Fusível gi Corrente Convencional de Atuação (I2) (A) In 4A 1,5 x In 2,1 x In 4A < In 10A 1,5 x In 1,9 x In 10A < In 25A 1,4 x In 1,75 x In 25A < In 100A 1,3 x In 1,6 x In 100A < In 1000A 1,5 x In 1,6 x In Fusível gg Todos 1,2 x In 1,6 x In Disjuntor em Geral Disjuntor em Caixa Moldada In 63A 1,05 x In 1,35 x In In > 63A 1,05 x In 1,25 x In Todos 1,05 x In 1,35 x In 173

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