O desenho da instalação depende dos padrões eléctricos a serem usados tais como; NFPA 70 ou NEC – National Electrical Code (EUA), IEEE (EUA), IEC (UE), SABS (Africa do Sul), BS ( Reino Unido), etc… Infelizmente, não existe uma norma eléctrica angolana. Contudo, vamos analisar o caso tendo em conta os padrões eléctricos Norte Americanos devido a frequência utilizada (60Hz).
Independentemente do padrão a ser usado, deve-se calcular o seguinte:
1 – Tamanho do conductor ou cabo eléctrico a ser usado;
1.1 – Secção transversal do conductor
1.2 – Queda de tensão ao longo do conductor
1.3 – Análise da capacidade de resistência do conductor à corrente de curto-circuito.
2 – Dimensionamento dos dispositivos de protecção eléctrica:
2.1 – Curto-circuito
2.2 – Sobrecarga
3 – Análise dos dispositivos e características de arranque:
Suponhamos que o seu motor será instalado a uma distância de 100 metros do quadro de distribuição.
1.1 – Secção transversal do conductor
O tamanho mínimo do conductor para esse motor, de acordo ao NFPA 70, article 430.22, tabela 310.16 será:
56 A x 1.25 = 70A . um conductor de tamanho 6AWG, ampacidade 75A à 90˚C foi o selecionado da tabela.
Note que o conductor ou cabo eléctrico deve suportar no minimo 125% da corrente total do motor.
Considerando um factor de correcção de temperature ambiental de 36-40˚C, o cabo foi redimensionado para 75x0.91 = 68.5 Amps. Por isso, o maior conductor seguinte de 4AWG / 16 mm² foi selecionado.
1.2 – Queda de tensão ao longo do conductor:
A queda de tensão pode ser calculada de acordo com IEEE 141, artigo 3.11.
Contudo, deve obter-se do fabricante o catálogo ou tabela de conductores a ser utilisado. De acordo com o catálogo de cabos da kukdong e um comprimento máximo de 100 metros:
Rc = 1.16Ω/km = 0.116 Ω; Xc = 0.119 Ω/km = 0.0119 Ω.
Assumindo um factor de potência Cosø = 0.9
Queda de tensão V (linha-neutral) = I(RcCosø + Xcsinø) = 6.14 V. Isto representa uma queda de tensão de 0.89% que é aceitável.
A queda de tensão V obtida atravéz desta formula é apenas para um conductor, um sentido, chamado de queda de tensão entre a linha e o neutro. A queda de tensão equivalente para o sistema trifásico é de 1.54% (x√3).
A queda de tensão ao longo do conductor deve ser inferior à 3%
1.3 – Análise da capacidade de resistência do conductor à corrente de curto-circuito.
Essa Análise deve ser feita tendo em conta a seguinte formula para os conductors de cobre:
(I²/A²) x t = 0.0297 log ((T2 + 234)/(T1 + 234))
Onde:
I = corrente de curto-circuito em amperes
A = área do conductor em circular mils
t = tempo de curto-circuito em segundos (para tempos menores ou igual a 10 segundos)
T1 = temperatura inicial do conductor em graus celsius.
T2 = temperatura final do conductor em graus celsius.
Para conductores de cobre com isolamento termoplástico, T2 = 250 and T1 = 90
Considerando uma reactância subtransiente Xd”= 0.17pu para o motor de indução; A corrente do rotor bloqueado/travado (LRA, sigla em inglês) é igual a 6 vezes a corrente total do motor ( FLC, sigla em inglês) - LRA = 6 x FLC
Portanto, a corrente de curto-circuito nas extremidades do motor pode ser assumida como 6 x FLC = 336 A. Contudo, esse valor dependerá sempre das características dos circuitos associados, da contribuição dos motores adjacentes a falha, da resistência dos conductors, impedância do transformador a montante, etc.
Uma vez obtido o valor da corrente de curto-circuito, calcula-se o valor da àrea do conductor em circular mils e compara-se com o tamanho selecionado acima. No caso da obtenção de um valor superior ao selecionado acima, o mesmo deve ser ajustado de maneira a suportar a corrente de curto-circuito.
2 – Dimensionamento dos dispositivos de protecção eléctrica:
A protecção do motor contra curto-circuito ou sobre-corrente é feita de acordo com NFPA 70; artigo 430.52 , tabela 430.52.
Os fusíveis com elementos duplos não devem ser dimensinados acima dos 175% FLC. Os disjuntores de tempo-inverso não devem ser dimensinados acima dos 250% FLC.
Contudo, se pensares em usar um fusivel, esse não deve exceder 56Ax1.75=98A. No caso de um disjuntor, não deverá exceeder 56Ax2.5=140A. Aconselha-se a verificar excepções a essa regra em caso de acionamento esporádico dos dispositivos de protecção eléctrica durante o arranque do motor.
Para motores de funcionamento continuo; a protecção contra sobrecarga não deve exceder os 125% FLC para motores com factor de serviço igual a 1.15 ou maior,com um aumento de temperatura de 40˚C ou inferior. Para os restantes motores não deverão exceder os 115% FLC.
3 – Análise dos dispositivos e características de arranque:
Os dispositivos de arranque a serem selecionados devem obedecer as características do motor, disjuntores, fusíveis e relés a serem usados. Deve obter do fabricante as curvas de arranque e performance do motor, tal como a curva do tempo vs corrente (TCC). Contudo, deve também considerar um dispositivo de arranque directo ( DOL - Direct-online starter) para os motores de indução.
Depois de selecionados os despositivos acima referidos, e as suas respectivas curvas de funcionamento; deve-se fazer uma análise do circuito integrado, usando um software do tipo ETAP, SKM ou algo similar caso tenha disponível. Essa análise serve para confirmar a funcionabilidade do desenho elaborado acima e fazer os ajustes necessários antes de se conectar e energizar o circuito.
Em resumo:
-Para selecionar os condutores ou cabos eléctricos deve ter em conta o tamanho mínimo não inferior a 125% FLC
-Para selecionar fusíveis ou disjuntores não deverá exceder 175% ou 250% FLC respectivamente. Para outros dispositivos ou motores consultar tabela 430.52
-Para os dispositivos de protecção contra sobrecargas não deverá exceder 125% FLC para motores com factor de serviço de 1.15 ou 115% FLC para os restantes motores
-Obtenha sempre que possível às curvas características dos elementos do circuito para uma melhor analise utilizando um software adequado.
