Análise da Corrente de Curto - Circuito - Iniciomatsumi/geral/Instalacoes_Eletricas... · INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi 172. Fatores de Corrente convencional de

Análise da Corrente de Curto Análise da Corrente de Curto -- CircuitoCircuito

A Análise da corrente de curto circuito em sistemas de baixatensão é necessária para dimensionar corretamente aproteção do equipamento (disjuntor de proteção) ou dainstalação elétrica (Cabos condutores).

Para realizar a análise, temos que representar o sistemaelétrico da indústria (transformadores e condutoreselétricos) em circuitos unifilares representados porimpedância (Z=R+jωl), onde os valores de R (Resistência)e Z (impedância) para o transformador são retirados databela I e dos condutores elétricos são retirados databela 22 R(Resistência) e XL (ωl) (reatância indutiva)(Dimensionamento Pirelli).

** OBS. Z=R+jωl e o seu módulo:148INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi

2 2 2 2Z R XL R l

Tipos de Corrente de Curto Tipos de Corrente de Curto -- CircuitoCircuito

1. Curto - circuito Monofásico (F-N ou F-T)

2. Curto – circuito Bifásico (F-F)

3. Curto – circuito Trifásico (F-F-F)

149INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi

F

F N

VIccZ Z

2L

FF

VIccZ

Dentre estes curto -circuitos o pior caso é o curto – circuitotrifásico (produz a maior intensidade nominal de corrente decurto – circuito).

3L

FF

VIccZ

Icc - Corrente de curto –circuito;VF – Tensão de Fase;VL – Tensão de Linha;ZF – Impedância de Fase;ZN – Impedância de Neutro;

Corrente de ImpulsoCorrente de Impulso

No momento do curto – circuito, a corrente sofre uma alteraçãobrusca de intensidade e após um determinado instante detempo ela retorna ao seu estado nominal. Para isso temosum fator de correção denominado fator de impulso, que éreferente a assimetria da corrente ao período transiente.


2KI fi Icc

3,031,02 0,98

RXLfi e

Onde:

IK= Corrente de Impulso do Curto Circuito presumido;Icc = Corrente de curto – circuito;fi = fator de assimetria;Icc= Corrente de curto-circuito;R = resistência total do percurso do transformador até o ponto de curto –circuito;XL = Reatância indutiva total do percurso do transformador até o ponto de curto – circuito;

Impedância do TransformadorImpedância do Transformador


Tabela I – Impedância dos Transformadores – catálogo WEG

Exemplo de Cálculo de ImpedânciaExemplo de Cálculo de Impedância

Transformador – 150 kVA


2 2

3

% 1,4 380 13, 48100 100 150.10

LT

T

VRR mP

2 22 2 33,69 13,48 30,88T T TXL Z R m m m

2 2

3

% 3,5 380 33,69100 100 150.10

LT

T

VZZ mP

2 2 2 2Z R XL R l

Exemplo de Cálculo de ImpedânciaExemplo de Cálculo de Impedância

Transformador – 500 kVA


2 2

3

% 1,1 380 3,18100 100 500.10

LT

T

VRR mP

2 22 2 12,9 3,18 12,50T T TXL Z R m m m

2 2

3

% 4,5 380 12,90100 100 500.10

LT

T

VZZ mP

2 2 2 2Z R XL R l

Impedância dos CondutoresImpedância dos Condutores

Utilizando a Tabela 22 (Dimensionamento Pirelli)

Cabo de 10mm2

Cabo de 35mm2

Cabo de 120mm2

2 Cabo de 120mm2 em paralelo



154

2,19 0,13C CR XLkm km




0,063 0,033C CR XLkm km

0,0475 0,025C CR XLkm km

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Exemplo de Aplicação Exemplo de Aplicação


2 2

3

% 1,5 380 2,17100 100 1000.10

LT

T

VRR mP

2 2

3

% 5 380 7,22100 100 1000.10

LT

T

VZZ mP

2 22 2 7,22 2,17 6,89T T TXL Z R m m m

Impedância do Transformador:

Curto – circuito no Quadro de Distribuição Geral - QDG

Exemplo de AplicaçãoExemplo de Aplicação

Impedância do Condutor:1 Cabo de 240mm2:

3 Cabo de 240mm2 em paralelo com 10m de comprimento:


0,094 0,098C CR XLkm km

0,0313 0,0327C CR XLkm km

100,0313 313 0,3131000CR m

100,0327 327 0,3271000CXL m

Representação do sistemaRepresentação do sistema


2 2 2 2

3

( ) ( )2,17 6,89 0,313 0,327 2, 483 7,217

2, 483 7, 217 7,63

380 30,343 3 7,23 10

F T T C C

F

F

L

F

Z R jXL R jXLZ m j m m j m m j m

Z R XL m m m

VIcc kAZ

Corrente de Curto presumidaCorrente de Curto presumida

Fator de Assimetria:

Corrente Máxima de Curto –Circuito presumido


3,03

2,4833,037,217

1,02 0,98

1,02 0,981,365

RXL

mm

fi e

fi efi

3

2

2 1,365 30,34 1058,57

K

K

K

I fi Icc

II kA

O disjuntor deve suportar este valor de

intensidade de curto circuito

Especificação do disjuntor pela corrente de Especificação do disjuntor pela corrente de curto curto -- circuito circuito


Exemplo de Aplicação 2 Exemplo de Aplicação 2

Curto Circuito no Centro de Controle de Motores -CCM



Impedância até o QDG:

Impedância do Cabo de 185mm2 (tabela 22):

Impedância do cabo para comprimento de 100m:


2,483 7,217R m e XL m


100 1000,12 12 0,094 9, 41000 1000C CR m XL m

Exemplo de AplicaçãoExemplo de Aplicação



Fator de Assimetria:

Corrente Máxima de curto – circuito presumido:


2 2 2 2

3

( ) ( )2, 483 7,217 12 9,4 14,483 16,617

14,483 16,617 22,04

380 9,953 3 22,04 10

F T T C C

F

F

L

F

Z R jXL R jXLZ m j m m j m m j m

Z R XL m m m

VIcc kAZ

14,4833,033,03 16,6171,02 0,98 1,02 0,981,09

mRmXLfi e e

fi

32 2 1,09 9,95 1016,34

K

K

I fi IccI kA

Especificação do disjuntor pela corrente de Especificação do disjuntor pela corrente de curto curto -- circuito circuito


Classificação dos DisjuntoresClassificação dos Disjuntores

Características dos Disjuntores:• Número de Pólos: Monopolares ou unipolares Bipolares Tripolares

• Tensão de Operação: Disjuntores de Baixa Tensão (até 1000V)

I. MinidisjuntoresII. Disjuntores em Caixa MoldadaIII. Disjuntores Abertos

Disjuntores de Média e Alta Tensão (acima de 1000V)I. VácuoII. Ar comprimidoIII. ÓleoIV. SF6



1) NBR 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)NBR IEC 60947-2: 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.




Curva Característica do DisjuntorCurva 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.


Curva Característica do DisjuntorCurva Característica do Disjuntor

169

Curva CCurva B Curva D


Característica do DisjuntorCaracterística do Disjuntor

170

Corrente nominal (IN) do disjuntor: valor comercial do disjuntor.Correntes estipuladas: 6 – 10 – 16 – 20 – 25 – 32 – 40 – 50 – 63 – 80 – 100 – 125 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 – 4,5 – 6 – 10 KA. Tempo convencional: 1hora para IN≤ 63A e 2horas para IN≥ 63A.

Corrente Nominal

(In)

Corrente convencional de não funcionamento

(Inf)

Corrente convencional de funcionamento (I2)

Poder de corte (Pdc)

Tempo convencional

16 A 18 A (1,13 x In) 23 A (1,45 x In) 6 KA 1h

63A 71A (1,13 x In) 91 A (1,45 x In) 6 KA 2h


Característica do DisjuntorCaracterística do Disjuntor

171

Disjuntores Prediais e Comerciais (Catálogo Siemens):

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)

3VF17 160 690 Fixo Fixo 50 600 40 – 70

LXD 600 600 Fixo Ajustável 500 3000 a 6000 40

NXD 1200 600 Fixo Ajustável 1000 5000 a 10000 40

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)

3VL17 160 690 Ajustável Fixo 40 a 63 600 40 – 70

3VL37 250 690 Ajustável Ajustável 160-200 1000 a 2000 40 – 70 - 100

3VL87 1600 690 Ajustável Ajustável 0,4 a 1,0 x In 1,5 a 10 x In 40 – 70 - 100


Coordenação Condutor X ProteçãoCoordenação 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


Fatores de Corrente convencional de atuação Fatores de Corrente convencional de atuação (fusão) de dispositivos(fusão) de dispositivos


Tipo Corrente Nominal (A) Corrente Convencional de não Atuação (A)

Corrente Convencional de Atuação (I2) (A)

Fusível gI

In ≤ 4A 1,5 x In 2,1 x In4A < In ≤ 10A 1,5 x In 1,9 x In

10A < In ≤ 25A 1,4 x In 1,75 x In25A < In ≤ 100A 1,3 x In 1,6 x In

100A < In ≤ 1000A 1,5 x In 1,6 x InFusível gG Todos 1,2 x In 1,6 x In

Disjuntor em GeralIn ≤ 63A 1,05 x In 1,35 x In

In > 63A 1,05 x In 1,25 x InDisjuntor em Caixa

MoldadaTodos 1,05 x In 1,35 x In

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