dimensionamento_de_condutores

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4 4 –– Dimensionamento de Circuitos de MotoresDimensionamento de Circuitos de Motores 1
 Fatores básicos para o dimensionamento de um condutor:p
fator de  tipo de sistema: método depotência da 
carga
tipo de sistema: 
1f, 2f, 3f
método de 
instalação
potência ou 
corrente da 
carga
natureza da 
carga
frequência 
nominal
distância da
carga ao
ponto deponto de 
suprimento
dDimensionamento 
condutor
tensão 
nominal
corrente de 
curto‐circuito
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 Fios e Cabos Condutores:
Cabo Tripolar
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 Sistemas de Distribuição:
Monofásico (F‐N) Monofásico a três condutores Trifásico – Delta (3F)
Trifásico – Estrela (3F) Trifásico a 4 condutores
– Estrela (3F‐N)
Trifásico a 5 condutores
– Estrela (3F‐N‐T)
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 Critérios básicos para divisão dos circuitos (NBR 5410:2004)
a) Divisão dos circuitos de acordo com as necessidades, de forma a satisfazer:
Segurança
• Evitar qualquer perigo e limitar as consequências de uma falta a uma área restrita.
• Evitar o risco de realimentação inadvertida através de outro circuitoEvitar o risco de realimentação inadvertida através de outro circuito.
Conservação
• Evitar os inconvenientes que possam resultar de um circuito único, tal como um só 
circuito de iluminação
de Energia
circuito de iluminação.
• Facilitar o controle do nível de iluminamento.
• Circuitos individuais para tomadas e iluminação.
Funcionais • Circuitos individuais para diferentes ambientes, tais como refeitórios, sala de reuniões etc.
• Circuitos individuais para motores e outros equipamentos.
Produção • Circuitos individuais para diferentes setores de produção (tipo de indústria).
Manutenção • Facilitar as verificações e os ensaiosManutenção • Facilitar as verificações e os ensaios.
b) Circuitos específicos para determinadas partes da instalação.
c) Criar condições nos quadros de comandos e condutos para futuras ampliações.
d) Distribuir de forma equilibrada as cargas monofásicas e bifásicas entre as fases.
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 Critérios para dimensionamento da seção mínima dos condutores de fase:p ç
• A seção mínima dos condutores elétricos deve satisfazer, simultaneamente, aos três
critérios seguintes:critérios seguintes:
1. Capacidade de condução de corrente, ou simplesmente ampacidade.
2. Limites de queda de tensão.
3 Capacidade de condução de corrente de curto circuito por tempo limitado3. Capacidade de condução de corrente de curto‐circuito por tempo limitado.
Nota: Os condutores são inicialmente dimensionados pelos dois primeiros critérios e
quando do dimensionamento das proteções baseado nas intensidades das correntes de
falta é necessário confrontar os valores destas e os respectivos tempos de atuação dafalta, é necessário confrontar os valores destas e os respectivos tempos de atuação da
proteção para eliminação da falta, com os valores admitidos pelo isolamento dos
condutores. A seção do condutor é escolhida como a maior entre os três critérios.
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1. Critério da capacidade de condução de corrente (iluminação, tomadas, cargas gerais):p ç ( ç , , g g )
• Circuito Monofásico:
: Corrente de projeto ou de carga (A)cI
cos( )
c
c
f
PI
V  
: Potência da carga (W)
:Tensão entre fase e neutro (V)
cos( ): Fator de potência da carga
c
f
P
V

• Circuito Bifásico:
cos( ): Fator de potência da carga
cos( )
c
c
ff
PI
V   :Tensão de linha entre fases (V)ffV
• Circuito Trifásico:
3 cos( )
c
c
ff
PI
V   
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1. Critério da capacidade de condução de corrente (motores):p ç ( )
 Instalação de um motor (circuito terminal):
736 P : Corrente nominal do motor (A)nmI
(A)c nmI Fs I 
736 (A)
3 cos( )
nm
nm
nm
PI
V  
    : Potência nominal do motor (cv): Tensão nominal do motor (V)
nm
nm
P
V
: Fator de serviço do motor (=1 quando não especificado)Fs
Fator de Serviço (Fs): é um número que pode ser multiplicado pela potência nominal do 
motor, a fim de se obter a carga permissível que o mesmo pode acionar, em regime 
contínuo. Representa uma potência adicional contínua. 
 Instalação de um agrupamento de motores (CCM):
(1) (1) (2) (2) ( ) ( )... (A)c nm nm n nm nI Fs I Fs I Fs I        ( ) ( ) (A)
n
c i nm iI Fs I (1) (1) (2) (2) ( ) ( )c nm nm n nm n ( ) ( )
1i

: Número de motores agrupados no CCMn
Nota: Quando os motores possuírem fatores de potência muito diferentes, o valor de Ic deve 
ser calculado através da soma vetorial das componentes ativas e reativas. 
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1. Critério da capacidade de condução de corrente (capacitores):
 A capacidade mínima de corrente do condutor deve ser igual a 135% do valor da corrente 
nominal do capacitor ou banco de capacitores.
: corrente nominal do capacitor ou banco (A)I1000 Q1,35 (A)c ncI I 
: corrente nominal do capacitor ou banco (A)
: Potência do capacitor ou banco (kVAr)
: Tensão de linha sobre o capacitor (V)
nc
c
ff
I
Q
V
1000 (A)
3
c
nc
ff
QI
V
 
 Fatores de correção de corrente
i id Ic
1 2 3
(A)corrigidac
IcI
K K K
  
1: Fator de correção para temperatura ambiente ( 30°C)K 1
2
3
: Fator de correção para temperatura ambiente ( 30 C)
: Fator de correção para resistividade térmica ( 2,5K m/W)
: Fator de correção de agrupamento de circuitos ( 4 condutores carregados)
K
K
K

 

Nota: Com os valores das correntes máximas calculadas para cada tipo de carga, e de acordo 
com o método de instalação (tabelas de métodos de referências e tabela de tipos de linhas 
lé i ) d i ã i l d d ili d b l d id d delétricas), determinar a seção nominal do condutor utilizando as tabelas de capacidade de 
condução de corrente. Aplicar os fatores de correção de correntes quando as condições da 
instalação forem diferentes daquelas das tabelas de capacidade de condução de correntes. 
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Nota: Se um agrupamento consiste em N condutores isolados ou cabos unipolares, pode‐se ota Se u ag upa e to co s ste e co duto es so ados ou cabos u po a es, pode se
considerar tanto N/2 circuitos com 2 condutores carregados como N/3 circuitos com 3
condutores carregados.
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 Exemplo de aplicação 4.1 (3.5): Determinar a seção dos condutores isolados em PVC que
alimentam um CCM que alimenta três motores de 40 cv e quatro motores de 15 cv, todos deIV polos ligados em tensão de 380V e com fatores de serviço unitários. Os condutores serão
embutidos no piso em canaleta ventilada (método 42 – Tab. 3.4).
 Exemplo de aplicação 4.2: Determinar a seção dos condutores isolados em PVC em
canaleta fechada embutida no piso (método 33 – Tab. 3.4) que alimentam um CCM quep ( ) q q
alimenta dois motores de 40 cv e três motores de 50 cv, todos de II polos ligados em tensão de
380V. Os motores são da marca WEG trifásico gaiola de esquilo.
 Exemplo de aplicação 4.3: Determinar a seção dos condutores instalados em eletroduto
aparente isolados em PVC (método 3 – Tab. 3.4) para instalar um banco de capacitores com
potência de 50 kVAr, 380 V e 60 Hz.p
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Exemplo de aplicação 4.1
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Motores WEG trifásico – Gaiola de Esquilo
Exemplo de aplicação 4.2
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2. Critério do limite da queda de tensão (qualquer carga):q (q q g )
 
• Circuito Monofásico/Bifásico: 2: resistividade do material condutor (cobre=1/56 mm /m)
: Comprimento do circuito (m)cL
 
  2200 (mm )c cc
c f
L I
S
V V
    
 p ( ):Corrente do circuito (A)
:Tensão entre fase e neutro (V) (monofásico)
c
c
f
I
V
: Queda de tensão máxima admitida (cV %)
Nota: O circuito sendo bifásico utilizar a tensão entre fases.
• Circuito Trifásico:
 100 3 L I    2100 3 (mm )c cc
c ff
L I
S
V V
     
  3 cos (%)
10
c c
c
cp ff
I L R X sen
V
N V
         
: Número de condutores em paralelo por fase
R: Resistência do condutor (m /m)
cpN
( )
: Reatância do condutor (m /m)
: Ângulo do fator de potência da carga (graus)
X


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2. Critério do limite da queda de tensão (qualquer carga):
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 Exemplo de aplicação 4 4(3 7): Calcular a seção do condutor que liga um QGF ao CCM Exemplo de aplicação 4.4(3.7): Calcular a seção do condutor que liga um QGF ao CCM,
sabendo‐se que a carga é composta por dez motores de 10 cv, IV polos, 380V, fator de
serviço unitário (Tabela 6.3), e o comprimento do circuito é de 150 m. Adotar o condutorserviço unitário (Tabela 6.3), e o comprimento do circuito é de 150 m. Adotar o condutor
unipolar isolado em PVC, instalado no interior de canaleta não ventilada (método 61A –
Tab. 3.4) , admitindo uma queda de tensão máxima de 3%.) , q
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3. Critério da capacidade de corrente de curto‐circuito:
Limitação da seção do condutor para uma determinada corrente de curto‐circuito
2T I 2(mm )
234
0,34 log
234
e cs
c
f
T I
S
T
T
     234 iT 
: Corrente simétrica de curto-circuito trifásico (kA)csI
: Tempo de eliminação da falta (s)
: Temperatura máxima de curto-circuito suportada pela isolação do condutor ( C)
: Temperatura máxima admi
e
f
T
T
T

ssível pelo condutor em regime normal de operação ( C): Temperatura máxima admiiT ssível pelo condutor em regime normal de operação ( C)
Nota: Os valores de Tf e Ti são estabelecidos por norma, ou seja:Nota: Os valores de Tf e Ti são estabelecidos por norma, ou seja:
‐ Condutor com isolação PVC 70o C – Tf=160oC e Ti=70oC
‐ Condutor com isolação EPR ou XLPE – Tf=250oC e Ti=90oC ç f i
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Capacidade máxima da corrente de falta ‐ PVC
4 4 –– Dimensionamento de Circuitos de MotoresDimensionamento de Circuitos de Motores 27
Capacidade máxima da corrente de falta – EPR‐XLPE
4 4 –– Dimensionamento de Circuitos de MotoresDimensionamento de Circuitos de Motores 28
 Exemplo de aplicação 4.5: Considere que no exemplo 4.4 foi utilizado um cabo de 2,5 mm2
com isolação de PVC para o dimensionamento dos circuitos terminais dos motores. Sabe‐se
que a corrente de curto‐circuito trifásica simétrica calculada no barramento do CCM é de 1000
A e que o fusível utilizado para a proteção dos motores demora 0,5 s para eliminar o defeito.
Determine a seção mínima do condutor pelo critério da capacidade de corrente de curto‐
circuito.
 Exemplo de aplicação 4.6: Considere ainda que no exemplo 4.4 foi utilizado um cabo de 95
mm2 com isolação de PVC para o dimensionamento do circuito entre o QGF e CCM. Sabe‐se
que a corrente de curto‐circuito trifásica simétrica calculada no barramento do QGF é deque a corrente de curto circuito trifásica simétrica calculada no barramento do QGF é de
10000 A e que o fusível utilizado para a proteção do circuito demora 0,5 s para eliminar o
defeito. Determine a seção mínima do condutor pelo critério da capacidade de corrente de
curto‐circuito. Pelo mesmo critério qual seria a seção mínima se a isolação do cabo fosse deq ç ç
XLPE ?
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HarmônicosHarmônicos
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    31 13 1( ) 3 0,334 4
Ii t sen t sen t
I
        
1 3
1
( ) ( )
4 4
i t i t
I   
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3ª Harmônica trifásica em fase  ‐
sequência 0.
A t í ti éA mesma característica é
verificada para todas as
harmônicas múltiplas de 3 (3n,
n=1 2 3 )n=1,2,3,....).
A conclusão é de que devido as harmônicas múltiplas de 3A conclusão é de que devido as harmônicas múltiplas de 3
apresentarem sequência 0, indica que poderá haver corrente em
valor eficaz elevado circulando pelo neutro no caso de conexão Yp
a 4 fios mesmo a carga sendo equilibrada.
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Harmônicos
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Harmônicos
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Harmônicos
• Efeitos provocados por harmônicos:
1. Operação indevida de equipamentos – eletrônicos, de controle, proteção;
2. Erros de leitura em equipamentos de medição.q p
3. Sobretenções.
4 Sobrecorrentes4. Sobrecorrentes.
5. Interferência em sistemas de comunicação – principalmente sinais de rádio.
6. Redução da vida útil dos equipamentos.
7. Perdas excessivas em cabos e transformadores.
8. Ruídos audíveis.
9. Ressonâncias série e paralela, entre outros.
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 Critérios para Dimensionamento da Seção Mínima do Condutor Neutro (NBR‐5410:2004)
• O condutor neutro deve possuir a mesma seção que os condutores fase nos seguintes
casos:casos:
1. Circuitos monofásicos;
2. Circuitos bifásicos com neutro (2 fases + neutro), quando a taxa de 3ª harmônica e( ), q
seus múltiplos não for superior a 33%.
3. Circuitos trifásicos com neutro, quando a taxa de 3ª harmônica e seus múltiplos não
f i 33%for superior a 33%.
• Conforme a NBR‐5410, apenas nos circuitos trifásicos é admitida a redução do condutorConforme a NBR 5410, apenas nos circuitos trifásicos é admitida a redução do condutor
neutro. Tal procedimento deve atender, simultaneamente, as três condições seguintes:
1. O circuito for presumivelmente equilibrado, em serviço normal.
2. A corrente das fases não contiver uma taxade 3ª harmônica e seus múltiplos superior
a 15%.
3 O condutor neutro for protegido contra sobrecorrentes3. O condutor neutro for protegido contra sobrecorrentes.
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 Critérios para Dimensionamento da Seção Mínima do Condutor Neutro (NBR‐5410:2004)
4 4 –– Dimensionamento de Circuitos de MotoresDimensionamento de Circuitos de Motores 37
 Critérios para Dimensionamento da Seção Mínima do Condutor Neutro (NBR‐5410:2004)
• Quando, num circuito trifásico com neutro ou num circuito com duas fases e neutro, a taxa
de 3ª harmônica e seus múltiplos for superior a 33%, a corrente que circula pelo neutro é
superior à corrente das fases. A seção do condutor neutro pode ser determinadasuperior à corrente das fases. A seção do condutor neutro pode ser determinada
calculando‐se a corrente no neutro como:
(A)N cn cI F I 
2 2 2 2 2
2 3 4 (A)
nh
h hI I I I I    
2 2
1 (A)
nh
c hI I I 
2 3 4
2
... (A)h nh
i
I I I I I

   
2i
: Fator de correção de corrente de ne troF : Fator de correção de corrente de neutro
: Corrente de projeto em valor eficaz
: Corrente harmônica de ordem h em valor eficaz
cn
c
F
I
I : Corrente harmônica de ordem h em valor eficazhI
4 4 –– Dimensionamento de Circuitos de MotoresDimensionamento de Circuitos de Motores 38
 Critérios para Dimensionamento da Seção Mínima do Condutor Neutro (NBR‐5410:2004)
34%
4 4 –– Dimensionamento de Circuitos de MotoresDimensionamento de Circuitos de Motores 39
 Exemplo de aplicação 4.7 (3.4): Determinar a seção dos condutores fase e neutro do
circuito trifásico mostrado na figura abaixo Na instalação são utilizados cabos isolados emcircuito trifásico mostrado na figura abaixo. Na instalação são utilizados cabos isolados em
PVC, dispostos em eletroduto aparente (método 3 – Tab. 3.4) . Considere que o nível de 3ª
harmônica medido é de 45%.
4 4 –– Dimensionamento de Circuitos de MotoresDimensionamento de Circuitos de Motores 40
 Critérios para Dimensionamento da Seção Mínima do Condutor de Proteção:
1. Utilizando a equação a seguir quando o tempo de atuação da proteção for < 5s.
max 2(mm )e ft
T I
S

(mm )fpS K

max: Valor eficaz da corrente de falta fase-terra máxima que pode atravessar ftI
 o dispositivo de proteção (A)
: Tempo de eliminação da falta (s)
: Fator que depende da natureza do metal do
eT
K condutor de proteção das isolações e outras
2. Critério da seção mínima dos condutores de proteção (tabela 3.25).
: Fator que depende da natureza do metal doK condutor de proteção, das isolações e outras
 coberturas e temperatura inicial e final
2. Critério da seção mínima dos condutores de proteção (tabela 3.25).
4 4 –– Dimensionamento de Circuitos de MotoresDimensionamento de Circuitos de Motores 41
4 4 –– Dimensionamento de Circuitos de MotoresDimensionamento de Circuitos de Motores 42
4 4 –– Dimensionamento de Circuitos de MotoresDimensionamento de Circuitos de Motores 43
4 4 –– Dimensionamento de Circuitos de MotoresDimensionamento de Circuitos de Motores 44
4 4 –– Dimensionamento de Circuitos de MotoresDimensionamento de Circuitos de Motores 45
Nota: A seção de qualquer condutor de proteção que não faça parte do mesmo cabo ou não
esteja contido no mesmo conduto fechado que os condutores de fase não deve ser inferior a:
a) 2,5 mm2 em cobre/16 mm2  em alumínio, se for provida proteção contra danos mecânicos.
2 / 2b) 4 mm2 em cobre/16 mm2 em alumínio, se não for provida proteção contra danos 
mecânicos. 
4 4 –– Dimensionamento de Circuitos de MotoresDimensionamento de Circuitos de Motores 46
Sistema de Aterramento Industrial
4 4 –– Dimensionamento de Circuitos de MotoresDimensionamento de Circuitos de Motores 47
 Exemplo de aplicação 4 8 (3 13): Determinar o condutor de proteção de um circuito de Exemplo de aplicação 4.8 (3.13): Determinar o condutor de proteção de um circuito de
distribuição que liga o QGF ao CCM, sabendo‐se que os condutores fase são 70 mm2 , isolados
em PVC a temperatura de 70oC. A corrente fase‐terra máxima (curto‐circuito franco) é 9500 A
e o tempo de atuação da proteção é de 80 ms O condutor de proteção será instalado noe o tempo de atuação da proteção é de 80 ms. O condutor de proteção será instalado no
mesmo eletroduto dos condutores de fase.