Dimensionamento

Como é dimensionado o dispositivo de proteção contra corrente de curto-circuito?

Um dos recursos disponibilizados no modulo Elétrico é o dimensionamento automático do disjuntor de proteção contra corrente de curto-circuito.
 
Observação: Para verificar como a proteção contra corrente de curto-circuito é calculada recomendamos a leitura do artigo Como é dimensionado o dispositivo de proteção contra corrente de curto-circuito?.
 
Conforme a norma  NBR 5410/2004 , todo circuito deve ser protegido por dispositivos que interrompam a corrente neste circuito quando pelo menos um de seus condutores for percorrido por uma corrente de curto-circuito. Portanto, para que a interrupção da corrente de curto-circuito atue em um tempo suficientemente curto para que os condutores não atinjam os valores de temperatura, conforme visto na  Tabela 35 , deve-se determinar a corrente de curto-circuito presumida no ponto onde a instalação da proteção será instalada. 

O item 5.3.5.1 da norma NBR 5410/2004 diz que: "As correntes de curto-circuito presumidas devem ser determinadas em todos os pontos da instalação julgados necessários. Essa determinação pode ser efetuada por cálculo ou medição."

Desta forma, para obter a corrente de curto-circuito da peça de proteção será necessário calcular:

  1. Corrente de curto-circuito presumida na fonte geradora;
  2. Corrente de curto-circuito presumida no ponto considerado;
  3. Após calcular qual a peça de proteção que será utilizada deve-se verificar a coordenação térmica entre o dispositivo de proteção e o condutor do circuito;

1 - Cálculo da corrente de curto-circuito presumida na fonte geradora 

Para determinar a corrente de curto-circuito da peça de proteção do circuito, inicialmente, deve-se saber qual é o nível de curto-circuito da fonte geradora, onde em função da Tensão, Potência e Quantidade de transformadores obtêm-se a corrente de curto-circuito total do projeto. 

A corrente de curto-circuito individual () será obtida através da tabela Tab. I - Valores aproximados da corrente de curto-circuito no secundário de transformadores (Fonte: Guia da EM da NBR 5410).

A corrente de curto-circuito total () será obtida multiplicando a corrente de curto-circuito individual pela quantidade de transformadores informada, ou seja:

Onde:

  •  = Corrente de curto-circuito total na fonte geradora;
  •  = Corrente de curto-circuito individual na fonte geradora;
  •  = Quantidade de transformadores;
Observação: Os valores de Tensão, Potência e Quantidade de transformadores são definidos nas propriedades da Entrada de serviço (AL).
 
 
 
Observação: Para realizar este dimensionamento é obrigatório lançar uma Entrada de serviço.
 

2 - Cálculo da corrente de curto-circuito presumida no ponto considerado 

Para determinar o valor da corrente de curto-circuito presumida no ponto considerado é necessário conhecer os seguintes dados:

  • corrente de curto-circuito total da fonte geradora (calculada no item 1);
  • tensão utilizada no circuito analisado (determinada nas propriedades do circuito);
  • material do cabo utilizado (informado no cadastro do condutor);
  • seção do condutor previamente calculada;
  • comprimento máximo da fiação do condutor principal.

Com estas informações, será utilizado a tabela de referência Tab. II - Corrente de curto-circuito presumidas (fonte: Guia da EM da NBR 5410) para obter a corrente de curto-circuito presumida no ponto considerado.

Determinação da corrente de curto-circuito total 

Esta corrente é a calculada no item 1.

Determinação da tensão utilizada no circuito

O valor de tensão é definido nas propriedades do circuito. Caso seja utilizado um esquema F+N ou F+F deve-se verificar a classe de tensão (380/220 V, 220/127 V, etc.).

Se a tensão definida nas propriedades for (220/110 V ou 230/115 V) considerar como sendo (220/127 V).

Determinação do tipo de material do condutor

O tipo de material de um condutor é uma propriedade da Família de Condutores associada ao circuito. Portanto, ao escolher a fiação que será utilizada no circuito, já se define o tipo de material.

Determinação da seção do condutor

A seção do condutor é obtida no dimensionamento do circuito, através dos critérios iniciais de dimensionamento da fiação (critério da capacidade de condução de corrente, seção mínima e coordenação com a proteção contra sobrecarga).

Determinação do comprimento máximo da fiação do condutor principal do circuito

Será utilizado o comprimento máximo do circuito, que é obtido considerando o caminho crítico, ou seja, o maior caminho até o último ponto, independente de ser ponto com potência ou não. Por exemplo, para circuitos terminais, deverá contabilizar o maior trecho saindo do quadro de distribuição até o ponto com maior distância.

3 - Coordenação térmica entre o dispositivo de proteção e o condutor do circuito

Após calcular a corrente de curto-circuito no ponto presumido e determinar a peça de proteção que será utilizada no circuito é necessário verificar se a seção do condutor principal do circuito suportará a energia que a proteção permite passar por um determinado período de tempo. 

Para isso a seguinte inequação deve ser atendida:

Onde:

  •  = constante definida na tabela 30 da NBR 5410/2004;
  •  = seção do condutor, em mm²;
  •  = corrente de curto-circuito da peça de proteção, em Ampères;
  •  = tempo de atuação do disjuntor, em segundos (informado no cadastro);
Observação: Se a inequação não for atendida será necessário aumentar a seção do condutor.

Exemplo

Para exemplificar o dimensionamento do dispositivo de proteção contra corrente de curto-circuito temos o circuito 5 exibido abaixo, que possui 3 tomadas de 600 W e 2 tomadas de 100 W, foi definido com o esquema F+N e com a tensão 127 V:

Definindo a corrente de curto-circuito presumida na fonte geradora

Um dos parâmetros utilizados no dimensionamento da corrente de curto-circuito no ponto considerado é a corrente de curto-circuito na fonte geradora.

Em nosso exemplo, a Entrada de serviço possui a tensão 220/127 V e existe 1 transformador cuja potência presumida é de 15 kVA.

Com estas informações, podemos verificar na Tab. I - Valores aproximados da corrente de curto-circuito no secundário de transformadores (exibida no item 1 deste artigo) que a corrente de curto-circuito individual da fonte geradora ( ) será de 0,8 kA.

Neste caso, a corrente de curto-circuito total da fonte geradora () será:

Definindo a corrente de curto-circuito presumida no ponto considerado 

Em nosso exemplo, o circuito 5 utiliza condutores de cobre e uma tensão de 127 V (F+N).

Conforme podemos verificar no artigo Como é dimensionada a seção dos condutores?, até o item 6.1 é calculada uma fiação com seção de 4 mm² para este circuito.

O maior caminho de eletroduto percorrido por uma fiação do circuito 5 é o exibido abaixo, até uma das tomadas de 100 W, que é de 8,3 m.

Com estas informações, podemos verificar na Tab. II - Corrente de curto-circuito presumidas (exibida no item 2 deste artigo) que a corrente de curto-circuito no ponto presumido () será de 0,7 kA.

Importante:

  • Se o valor do comprimento do circuito não possui o valor exato na tabela, deve-se utilizar o valor imediatamente inferior;
  • Se o valor de  não possuir o valor exato, deve utilizar os valores acima e abaixo para definir o valor médio de ;
    • Por exemplo, se o  for 18 kA, na tabela somente existe valores para 15 kA e 20 kA, neste caso o  será obtido  através do valor médio entre os valores obtidos na tabela.

Definindo a peça de proteção que será utilizada no circuito

Conforme critérios normativos, o valor da corrente de curto-circuito da peça de proteção deve possuir valor igual ou maior que o valor da corrente de curto-circuito presumida no ponto considerado.

Onde:

  •  = Corrente de curto-circuito no ponto presumido;