Como calcular corrente de curto-circuito?
Em relação a instalações elétricas, mais especificamente quanto ao dimensionamento e escolha dos disjuntores, é necessário calcular a corrente de curto-circuito nos circuitos, para dessa forma se saber qual a curva do disjuntor que será utilizado.
Alguém poderia, por favor, me dizer como é feito e me dar exemplos de como é feito o cálculo?
Para facilitar, duas sugestões para exemplificação:
1ª - Supondo que o quadro de distribuição de uma casa possua um disjuntor geral de 63A, e que os fios que vêm do quadro de medição e o alimentam sejam de 16mm². Como se calcularia e qual seria a corrente de curto-circuito desse circuito que alimenta o quadro? E a "curva" do disjuntor?
Dados: Fios de 16mm², 2 fases e 1 neutro, comprimento total 8 metros, tensão de 127V entre cada fase e neutro, e 220V entre fases.
2ª - (circuito terminal) Suponto que um chuveiro de 7000W seja alimentado por um circuito exclusivo com condutores de 6mm² e o disjuntor usado na proteção seja de 35A. Como se calcularia e qual seria a corrente de curto circuito desse circuito? E a curva do disjuntor deveria ser qual?
Dados: Fios de 6mm², 2 fases e 1 Terra, comprimento total 3,5 metros, tensão de 127V entre cada fase e o terra, e 220V entre fases.
Aproveito para deixar outra dúvida: Corrente de curto-circuito é a mesma coisa que "corrente de falta"?
Agradeço desde ja a quem puder ajudar!
[]'s
Update:Muito obrigado LukaB, ljosivani, Victor e Primo.
Comments
Caro Andrei,
A primeira coisa a se fazer aqui é entender o que é o curto-circuito.
Curto circuito é quanto temos um caminho de baixa impedância ligada a nossa fonte e portanto uma corrente alta. Logo a primeira conclusão aqui é que: O NÍVEL DE CURTO CIRCUITO INDEPENDE DA CARGA QUE O CIRCUITO ALIMENTA. (Obs: existem exceções, por exemplo quando a carga trata-se de grandes motores síncronos, em geral acima de 100CV)
Mas a velha lei de ohm continua valendo, e portanto o problema de se calcular o nível de curto-circuito na verdade deve ser tradado calulando-se a impeância entre a fonte e o ponto de curto.
As principais impedâncias que devemos ter em conta são:
1 - Impedância da concessionária de energia no ponto de Entrega. (Este dado é fornecido pela concessionária local onde eles lhe darão os valores de impedância do sistema até a entrada do edifício, indústria, etc.)
2 - Impedância dos cabos de entrada (Média Tensão)
3 - Impedância dos tranformadores
4 - Impedância dos cabos de baixa tensão até o ponto de curto-circuito.
Existe mais um problema aqui. A metodologia de cáculo em pu (por unidade).
Isto é bastante complexo para lhe explicar aqui. Mas recomendo pra vc algumas literaturas que podem lhe ajudar. Um livro muito bom que apresenta esta metodologia é o "Instalações Elétricas Industriais" do João Mamede Filho.
De qualquer maneira pelo que vejo nos seus dados você está querendo calcular o curto-circuito em uma instalação residencial comum.... Bem, em geral essas instalações são atendidas em baixa tensão por transformadores de baixa potência (em geral menores que 300kVA) e tais transformadores são limitadores bastante significantes. E aqui vai uma dica quente para calcular essa limitação, isto é, o valor máximo de curto circuito simétrico no secundário.
Icc = Inomtrafo / Z%
onde
Icc - corrente de curto circuito simétrica máxima no secundário
Inomtrafo - corrente nominal do transformador
Z% - Impedância percentual do trafo (varia de acordo com cada trafo, mas abaixo vou te passar os valores típicos).
Inomtrafo = Pottrafo / (Vnom x raiz de 3)
Pottrafo = Potência do Trafo
Vamos para 2 exemplos: Curto no secundário de um trafo de 225kVA com tensão 127/220 (comum para instalações residenciais) e em um de 1000kVA tensão 127/220 (mais comum para indústrias e grandes edifícios).
Valores típicos de Z%
Potência Z%
15.000 VA 3,50%
30.000 VA 3,50%
45.000 VA 3,50%
75.000 VA 3,50%
112.500 VA 3,50%
150.000 VA 3,50%
150.000 VA 3,50%
225.000 VA 4,50%
250.000 VA 4,50%
300.000 VA 4,50%
500.000 VA 4,50%
750.000 VA 5,50%
1.000.000 VA 5,50%
1.500.000 VA 5,50%
Para o trafo 225kVA
Z% = 4,5%
Inom = 225.000 / (220 x raiz de 3) = 590,49A
Icc = 590,49 / 0,045 = 13.121,98 A
Logo neste caso a maior corrente de curto-circuito seria da ordem de 13kA, porém sabemos que existem outras impedâncias que irão diminuir esse valor (concessionária e cabos). Se considerarmos essas impedâncias o nível de curto deverá ficar da ordem de 10kA provavelmente. Logo aqui o disjuntor indicado tem que suportar pelo menos 10kA.
o segundo exemplo:
Para o trafo 1000kVA
Z% = 5,5%
Inom = 1.000.000 / (220 x raiz de 3) = 2.624,39A
Icc = 2.624,39 / 0,055 = 47.716,29A
Da mesma maneira que no primeiro exemplo o valor de 47kA será diminuido em função da concessionária e cabos... digamos para um valor da ordem de 40kA.
Neste caso, teríamos que optar por um disjuntor mais reforçado... os valores comerciais normalmente são de 65kA em 220V.
Espero ter ajudado, caso tenha mais alguma dúvida, fique a vontade pra me consultar, hoje trabalho como consultor de proteção de sistemas com vários trabalhos para grades empresas como ABB e WEG. Curto-circuito e seletividade de sistemas de proteção é a minha praia! hehehe
um grande abraço,
Victor Merlin
[email protected]
Complementando as respostas anteriores, se você tiver interesse em se aprofundar no assunto, a Empresa Schneider oferece curso específico.
Consulte no site da empresa, em "treinamento", um deles refere-se à "Cálculo de curto-circuito e sistemas de proteção".
a formula que se usa é essa que o colega passou na resposta anterior,porem vc acrecenta + 10% sobre o valor dos dijuntores que vc pretende usar.
I = V/R
Onde I é ( corrente ), V ( tensão ) e R ( resistencia)
Abraços