Tipos de linhas. Sumário Linhas Elétricas Dimensionamento. Aspectos Gerais Características Tipos de Linhas

Transcrição

1 Tipos de linhas Sumário Aspectos Gerais Características Tipos de Linhas

2 Instalação dos condutores Aspectos Gerais Características Tipos de Linhas Os cabos multipolares só deve conter os condutores de um único circuito, e se for o caso, seu respectivo condutor de proteção. Nos condutos fechados podem ser instalados condutores de mais de um circuito nos casos: Circuitos que se originem do mesmo dispositivo geral de manobra e proteção. As seções nominais dos condutores de fase devem estar contidas em um intervalo de três valores normalizados sucessivos (por exemplo, 2, 4, 5 e 6 mm 2 ). Os condutores isolados ou cabos isolados devem ter a mesma temperatura máxima para serviço contínuo. Todos os condutores forem isolados para a mais alta tensão nominal presente. no caso de circuitos de força, de comando, e/ou sinalização de um mesmo equipamento.

9 instalação dos eletrodutos Aspectos Gerais Características Tipos de Linhas As dimensões internas dos eletrodutos e respectivos acessórios, os comprimentos entre os pontos de puxada e o número de curvas devem ser tais que os condutores ou cabos a serem protegidos possam ser facilmente instalados e retirados após a instalação. Para tal, deve-se: Taxa de ocupação do eletroduto de até: 53 % para um único condutor ou cabo. 31 % para dois condutores ou cabos. 40 % para três ou mais condutores ou cabos. Trechos contínuos de tubulação, sem caixas ou equipamentos, não excedam 15 m de comprimento para linhas internas e 30 m para linhas externas às edificações.

10 instalação dos eletrodutos Aspectos Gerais Características Tipos de Linhas Na presença de curvas, o limite de comprimento deve ser reduzido em 3 m para cada curva de 90 o. Em cada trecho entre duas caixas, só deverá ser previsto até três curvas de 90 o, não devendo ser previstas curvas acima de 90 o. Caixas de derivação devem ser previstas: em todos os pontos de entrada ou saída de condutores ou cabos, exceto na transição de linhas abertas para linhas em eletrodutos. Em todos pontos de emenda ou derivação dos condutores ou cabos. Para dividir a tubulação, quando necessário, caso a disntância entre duas caixas for grande. As caixas devem ser facilmente acessíveis e sempre providas de tampa.

11 Tópicos Sumário 1 Aspectos Gerais Características dos Condutores Tipos de Linhas 2 e Queda de Tensão

12 Introdução Sumário O dimensionamento correto dos condutores e de sua proteção contra correntes de sobrecaga e de cuto-circuito é, para instalações de baixa tensão, essencialmente um problema térmico. Trata-se de limitar a corrente, tanto a de regime permanente como a transitória, de modo que os condutores constituintes dos condutores isoladores e dos cabos uni e multipolares não atinjam, por efeito Joule, temperaturas que possam afetar a integridade física, química e mecânica, bem como a durabilidade da isolação.

13 Temperatura de funcionamento A corrente elétrica transportada por um condutor, produz, devido a resistência elétrica, uma quantidade de calor (efeito Joule). O equilíbrio térmico é alcançado quando o calor produzido for igual a ao calor dissipado.

14 Temperatura de funcionamento A corrente elétrica transportada por um condutor, produz, devido a resistência elétrica, uma quantidade de calor (efeito Joule). O equilíbrio térmico é alcançado quando o calor produzido for igual a ao calor dissipado.

15 Capacidade de condução de corrente Para um dado condutor isolado ou cabo isolado, em determinada condição de instalação e para dada temperatura ambiente θ A, a capacidade de condução de corrente (I z ) é a corrente que, circulando continuamente pelo condutor produz a máxima sobretemperatura de regime, θ Z = θ Z θ A I z depende do: Material condutor. Da seção transversal nominal. Da máxima sobretemperatura de regime, θ Z. Do coeficiente de transmissão de calor. θ Z depende do material constituinte da isolação.

16 Temperatura (final) de regime Genericamente a temperatura máxima em regime permanente do condutor é dada por: ( ) I 2 θ R = θ A + (θ Z θ A ) (6) I Z onde: θ A Temperatura ambiente. θ R Temperatura final. θ Z Temperatura máxima de serviço contínuo. I Corrente de serviço. I Z Corrente máxima de serviço contínuo.

17 vida útil de condutores elétricos 1 Não convém levar a temperatura de regime de um cabo a limites extremos: o pouco que se ganha não compensa o risco. 2 A vida útil de um cabo é cerca de 20 anos, operando sempre com temperatura abaixo do limite. 3 Admite-se que para cada aumento de 5 o C além de θ Z, a vida útil é reduzida pela metade.

20 Capacidade de condução de corrente Nas tabelas, os valores de capacidade de condução de corrente são apresentados em função de: Material Condutor (cobre ou alumínio). Tipo de isolação (PVC, EPR ou XLPE). Tipos de linhas elétricas. Número de condutores carregados (2 ou 3). Temperatura ammbiente ou do solo (30 o C ou 20 o C, respectivamente). Resistividade térmica do solo, para linhas sunterrâneas (2,5 K.m/W).

21 Capacidade de condução de corrente Os ensaios ou cálculos de capacidade de corrente são baseados em métodos de referência, de acordo com os tipos de linhas elétricas utilizadas: A 1 Condutores isolados em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante. A 2 Cabo multipolar em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante. B 1 Condutores isolados em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira. B 2 Cabo multipolar em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira. C Cabos unipolares ou cabo multipolar sobre parede de madeira.

26 Capacidade de condução de corrente- cont. D Cabo multipolar em eletroduto enterrado no solo a uma profundidade de 70 cm. E Cabo multipolar ao ar livre. F Cabos unipolares justapostos (na horizontal, na vertical ou em trifólio) ao ar livre. G Cabos unipolares espaçados ao ar livre.

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32 Fator de Correção Sumário Temperatura ambiente As temperatura de referências são 20 o C (enterrado) e 30 o C (demais instalações) I z Será reduzido para θ A > 30 o C ou 20 o C. I z Aumentará para θ A < 30 o C ou 20 o C. o fator de correção de temperatura é denominado de f 1 Resistividade térmica do solo Para as linhas subterrâneas, as tabelas consideram uma resistividade térmica do solo de 2,5 K.m/W. o fator de correção de resistividade é denominado de f 2

35 fator de agrupamento Quando for instalado mais de um circuito na mesma linha elétrica, ou quando tivermos linhas elétricas contíguas, devem ser aplicados os fatores de agrupamento f 3.

36 Fator de correção de temperatura

37 Fator de correção de temperatura

38 Fator de correção de Resistividade térmica do solo

39 Fator de Agrupamento para uma camada

42 Critério da capacidade de corrente Para aplicar o critério da capacidade de corrente, é necessário: A corrente de projeto do circuito (I B ). o tipo de condutor isolado ou de cabo isolado. O tipo de linha elétrica. A temperatura ambiente do solo, no caso de linhas subterrâneas. A resistividade térmica do solo, no caso de linhas subterrâneas. Número de condutores carregados. Utiliza-se, então a corrente fictícia de projeto (I B ) definida por: onde: f = f 1 f 2 f 3 I B = I B f (7)

49 Tópicos Sumário 1 Aspectos Gerais Características dos Condutores Tipos de Linhas 2 e Queda de Tensão

50 Introdução Sumário Em uma instalação elétrica, a tensão nos terminais de um equipamento de utilização, qualquer que seja ele, deve ser igual à respectiva tensão nominal, admintindo-se sempre uma pequena variação, fixada, em geral, na norma correspondente. Quando a tensão aplicada varia além dos limites prefixados (U N ± U), alguma coisa é sacrificada, seja na vida útil, perdas, seja no desempenho do equipamento.

51 Introdução Sumário Em uma instalação elétrica, a tensão nos terminais de um equipamento de utilização, qualquer que seja ele, deve ser igual à respectiva tensão nominal, admintindo-se sempre uma pequena variação, fixada, em geral, na norma correspondente. Quando a tensão aplicada varia além dos limites prefixados (U N ± U), alguma coisa é sacrificada, seja na vida útil, perdas, seja no desempenho do equipamento.

52 Consequências da variação da tensão 1 Em Motores de Indução uma redução de tensão reduz o conjugado de partida e eleva a temperatura em condições de carga, ocasionando uma redução da vida útil. 2 Em Lâmpadas Incandescentes, o fluxo luminoso é reduzido em cerca de 30% para uma queda de tensão de 10%, enquanto uma sobretensão de 10% reduz a menos de um terço a vida útil. 3 EM Lâmpadas de descarga, em geral, são menos afetados por variações de tensão, no que diz respeito à vida útil, portém o fluxo luminoso causadas por redução da tensão aplicada. 4 Quedas de tensão diferentes nas fases provocam desequilíbrio nas tensões dos circuitos trifásicos, como graves consequências, principalmente nos motores trifásicos de indução.

56 Queda de tensão Sumário

57 Cálculo de queda de tensão - Carga na Extremidade A queda de tensão em um circuito com carga centrada na extremidade pode ser dada por: U = t I B l(rcosφ + xsenφ) t -> fator que vale 2 para circuitos monofásicos e 3 para circuitos trifásicos. Para fins práticos, utiliza-se a queda de tensão normalizada (unitária). U = U = t(rcosφ + xsenφ) I B l

58 Cálculo de queda de tensão - Carga distribuida No caso de um circuito com cargas distribuídas, tem-se, admitindo o mesmo condutor ao longo do circuito e cargas como o mesmo fator de potência. U = t(rcosφ + xsenφ) n I i l i (8) i=1

59 Cálculos da queda de tensão Determinação da queda de tensão a partir da tensão unitária: Carga centrada na extremidade: Carga distribuída: U = U I B l U = U n I i l i (9) i=1

60 Cálculos da queda de tensão Queda de tensão percentual ( U%) em relação a tensão nominal do circuito (U N ). Carga centrada. Carga distribuída U = U%U N 100I B l U = (10) U%U N 100 n i=1 I il i (11)

61 Cálculos da queda de tensão-exemplo Exemplo Para o circuito com as características abaixo determine: (a) queda de tensão percentual, (b) A bitola do condutor para limitar a queda de tensão de 2%. I B = 210 A Condutores isolados, cobre com isolação de PVC (superastic). Eletroduto circular de PVC instalação aparente (B1). θ A = 30 C (temperatura ambiente). Circuito trifásico a três condutores, 220 V com cosφ = 0, 8. comprimento do circuito l = 100 m

62 Cálculos da queda de tensão-exemplo Resposta (a) Pelo critério da capacidade de condução de corrente: S = 120 mm 2. Pela tabela U = 0, 36V /(A.km). Assim: U = 0, = 7, 56 V 7, 56 U% = 100 = 3, 43 % 220 (b) Para limitar a queda de tensão a 2%, deve-se calcular a queda de tensão unitária. U = U%U N 100I B l U = = 0, 209V /(A.km) A bitola do condutor escolhida deve ser aquela imediatamente menor do que o valor de U calculado, logo pela análise da tabela: S = 400 mm 2 U = 0, 19 V/(A.km).

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64 Limites de queda de tensão - NBR 5410 Em qualquer ponto de utilização da instalação, a queda de tensão verificada não deve ser superior aos seguintes valores, dados em relação ao valor da tensão nominal da instalação. 7%, calculados a partir dos terminais secundários do transformador MT/BT, no caso de transformador de propriedade da(s) unidade(s) consumidora(s); 7%, calculados a partir dos terminais secundários do transformador MT/BT da empresa distribuidora de eletricidade, quando o ponto de entrega for aí localizado; 5%, calculados a partir do ponto de entrega, nos demais casos de ponto de entrega com fornecimento em tensão secundária de distribuição; 7%, calculados a partir dos terminais de saída do gerador, no caso de grupo gerador próprio.

69 Limites de queda de tensão - NBR 5410

70 Exercício Sumário Questão 1 (a) Faça o dimensionamento do circuito terminal seguinte pelo método da capacidade de condução de corrente. (b) determine a queda de tensão percentual. Cabos sintenax unipolares de cobre com isolação de PVC; Bandeja perfurada; Na maior parte do percurso existe quatro circuitos na bandeja, formando uma camada de cabos contíguos; θ A = 30 C; Circuito contendo dez aparelhos de iluminação a vapor de mercúrio, cada um com P N = 400 W, η = 0, 87 e cosφ = 0, 8;