Instalações Elétricas Industriais Slides Parte III

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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
VIcc
Z Z


2
L
FF
VIcc
Z


Dentre estes curto -circuitos o pior caso é o curto – circuitotrifásico (produz a maior intensidade nominal de corrente decurto – circuito).
3
L
FF
VIcc
Z


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 ImpulsoNo 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.
150INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
2KI fi Icc  
3,03
1,02 0,98
R
XLfi 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
151INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
Tabela I – Impedância dos Transformadores – catálogo WEG
Exemplo de Cálculo de ImpedânciaExemplo de Cálculo de ImpedânciaTransformador – 150 kVA
152INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
2 2
3
% 1,4 380 13, 48
100 100 150.10
L
T
T
VRR m
P
     
   2 22 2 33,69 13,48 30,88T T TXL Z R m m m     
2 2
3
% 3,5 380 33,69
100 100 150.10
L
T
T
VZZ m
P
     
       2 2 2 2Z R XL R l   
Exemplo de Cálculo de ImpedânciaExemplo de Cálculo de ImpedânciaTransformador – 500 kVA
153INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
2 2
3
% 1,1 380 3,18
100 100 500.10
L
T
T
VRR m
P
     
   2 22 2 12,9 3,18 12,50T T TXL Z R m m m     
2 2
3
% 4,5 380 12,90
100 100 500.10
L
T
T
VZZ m
P
     
       2 2 2 2Z R XL R l   
Impedância dos CondutoresImpedância dos CondutoresUtilizando a Tabela 22 (Dimensionamento Pirelli)
Cabo de 10mm2Cabo de 35mm2Cabo de 120mm22 Cabo de 120mm2 em paralelo3 Cabo de 120mm2 em paralelo4 Cabo de 120mm2 em paralelo
154
2,19 0,13C CR XLkm km
  
0,63 0,11C CR XLkm km
  
0,19 0,10C CR XLkm km
  
0,095 0,05C 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 
155INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
2 2
3
% 1,5 380 2,17
100 100 1000.10
L
T
T
VRR m
P
     
2 2
3
% 5 380 7,22
100 100 1000.10
L
T
T
VZZ m
P
     
   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 AplicaçãoImpedância do Condutor:1 Cabo de 240mm2:
3 Cabo de 240mm2 em paralelo com 10m de comprimento:
156INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
0,094 0,098C CR XLkm km
  
0,0313 0,0327C CR XLkm km
  
100,0313 313 0,313
1000C
R m    
100,0327 327 0,327
1000C
XL m    
Representação do sistemaRepresentação do sistema
157INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
       
 
2 2 2 2
3
( ) ( )
2,17 6,89 0,313 0,327 2, 483 7,217
2, 483 7, 217 7,63
380 30,34
3 3 7,23 10
F T T C C
F
F
L
F
Z R jXL R jXL
Z m j m m j m m j m
Z R XL m m m
VIcc kA
Z 
   
     
     
  
  
Corrente de Curto presumidaCorrente de Curto presumidaFator de Assimetria:
Corrente Máxima de Curto –Circuito presumido
158INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
3,03
2,4833,03
7,217
1,02 0,98
1,02 0,98
1,365
R
XL
m
m
fi e
fi e
fi
 
 
  
  

3
2
2 1,365 30,34 10
58,57
K
K
K
I fi Icc
I
I 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 
159INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
Exemplo de Aplicação 2 Exemplo de Aplicação 2 
 Curto Circuito no Centro de Controle de Motores -CCM
160INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
Exemplo de Aplicação 2 Exemplo de Aplicação 2 
Impedância até o QDG:
Impedância do Cabo de 185mm2 (tabela 22):
Impedância do cabo para comprimento de 100m:
161INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
2,483 7,217R m e XL m   
0,12 0,094C CR XLkm km
  
100 1000,12 12 0,094 9, 4
1000 1000C C
R m XL m       
Exemplo de AplicaçãoExemplo de Aplicação
162INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
Exemplo de Aplicação 2 Exemplo de Aplicação 2 
Fator de Assimetria:
Corrente Máxima de curto – circuito presumido:
163INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
       
 
2 2 2 2
3
( ) ( )
2, 483 7,217 12 9,4 14,483 16,617
14,483 16,617 22,04
380 9,95
3 3 22,04 10
F T T C C
F
F
L
F
Z R jXL R jXL
Z m j m m j m m j m
Z R XL m m m
VIcc kA
Z 
   
     
     
  
  
14,4833,033,03 16,6171,02 0,98 1,02 0,98
1,09
mR
mXLfi e e
fi
  
     

32 2 1,09 9,95 10
16,34
K
K
I fi Icc
I kA
      

Especificação do disjuntor pela corrente de Especificação do disjuntor pela corrente de curto curto -- circuito circuito 
164INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
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 165INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
Classificação dos DisjuntoresClassificação dos Disjuntores
 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. 166INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
Classificação dos DisjuntoresClassificação dos Disjuntores
167INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
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.
168INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
Curva Característica do DisjuntorCurva Característica do Disjuntor
169
Curva CCurva B Curva D
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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 convencional16 A 18 A (1,13 x In) 23 A (1,45 x In) 6 KA 1h63A 71A (1,13 x In) 91 A (1,45 x In) 6 KA 2h
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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 – 70LXD 600 600 Fixo Ajustável 500 3000 a 6000 40NXD 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 – 703VL37 250 690 Ajustável Ajustável 160-200 1000 a 2000 40 – 70 - 1003VL87 1600 690 Ajustável Ajustável 0,4 a 1,0 x In 1,5 a 10 x In 40 – 70 - 100
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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 ≤ Ic172INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
Fatores de Corrente convencional de atuação Fatores de Corrente convencional de atuação (fusão) de dispositivos(fusão) de dispositivos
173INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Carlos T. Matsumi
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 In10A < In ≤ 25A 1,4 x In 1,75 x In25A < In ≤ 100A 1,3 x In 1,6 x In100A < In ≤ 1000A 1,5 x In 1,6 x InFusível gG Todos 1,2 x In 1,6 x InDisjuntor em Geral In ≤ 63A 1,05 x In 1,35 x InIn > 63A 1,05 x In 1,25 x InDisjuntor em Caixa Moldada Todos 1,05 x In 1,35 x In