doc disjuntores conceitos dimensionamento nbr5410

7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410

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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 1

LPLow Voltage Products, Engenharia de Aplicao, 2014

Disjuntores - Conceitos,dimensionamentos ecoordenao segundo NBR 5410


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Normas tcnicas Especificao

Generalidades

Proteo de condutores

Seletividade

Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Programa


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Dispositivos de manobras e comando de baixa tenso - Regras gerais

Conceitos e coordenao segundo NBR5410.ABNT NBR IEC 60947-1



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Definies segundo a ABNT NBR IEC 60947-2: Dis juntor :dispositivo mecnico de manobra capaz de

estabelecer, conduzir e interromper correntes emcondies normais do circuito, assim comoestabelecer, conduzir por tempo especificado e

interromper correntes em condies anormaisespecificadas do circuito, tais como as de curto-circuito.

Disjuntor Limitador de Corrente: disjuntor cujotempo de interrupo suficientemente curto paraimpedir que a corrente de curto-circuito atinja o seuvalor de crista.

I

t

Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Dispositivos de proteo



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Bobina

Bimetal

CmaraExtinoDe arco

Borne

Mecanismo

Alavanca

Borne

Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Disjuntor



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Definies segundo a ABNT NBR IEC 60947-2:

Corrente nom inal (In):A corrente nominal de um equipamento um valorde corrente, indicado pelo fabricante, que o equipamento pode conduzir emregime de carga contnua, sem interrupo por perodos de durao

superiores a oito horas (semanas, meses ou at anos).

IN=

40A


Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Dispositivos de proteo.


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Corrente de sob recarga:sobrecorrente moderada que ocorre em umcircuito eletrico , devido a defeito na carga .

IN=

40A




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Corrente de curto -c i rcui to (Ik) :sobrecorrente resultante de um curto-circuito devido a uma falha ou uma ligao incorreta em um circuito eltrico

IN=

40A




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Capacid ade nom inal de in terru po mxim a em cu rto -circu ito (Icu ): ovalor da capacidade de interrupo mxima em curto-circuito atribuda pelofabricante ao disjuntor para a correspondente tenso de operao nominal.Ela expressa em kA, e possui a seguinte seqncia de ensaio:

O - t - CO

Capacid ade nom inal de int errupo de cu rto -circu ito em serv io (Ics ):a capacidade de interrupo do disjuntor para garantir, no mnimo, trsatuaes sucessivas com essa corrente, sem modificar as suas

caractersticas mecnicas e eltricas (desempenho do disjuntor); Ela expressa em kA, e possui a seguinte seqncia de ensaio:

OtCOtCO




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Corrente nominal de estabelecimento em curto circui to (Icm):Corresponde ao valor de corrente de pico mais elevado que o disjuntor est

em condies de estabelecer durante a operao de fechamento para umacerta tenso e um certo fator de potencia




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Corren te nom inal de cu rt a du rao adm issvel (Icw ): a corrente que umcircuito ou um dispositivo de manobra, na posio fechada, pode conduzir

durante um curto perodo especificado sob condies prescritas de uso ecomportamento.

O tempo de retardo de curta durao associado com a corrente nominal decurta durao admissvel deve ser no mnimo 0,05 s, sendo os valorespreferenciais os seguintes:

0,05 - 0,1 - 0,25 - 0,5 - 1 s




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Generalidades


Seletividade



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Os disjuntores possuem, via de regra, pelo menos doisnveis de proteo:

Contra sobrecorrentes pequenas e moderadas

(geralmente correntes de sobrecarga), atravsde disparadores trmicos;

Contra sobrecorrentes elevadas (geralmentecorrentes de curto-circuito), atravs dedisparadores eletromagnticos.

Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Especificao.


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Aplicao:Proteo de distribuio (predial/industrial), proteo de motor. Tenso Nominal:A tenso do disjuntor correspondente do sistema.

Corrente Nominal:A corrente ajustada no disjuntor correspondente do sistema.

Capacidade de interrupo do disjuntor:compatvel com o valor Ik do sistema e em

funo do Icu , Ics e Icw do disjuntor a ser usado.

Nmero de plos:monopolar, bipolar, tripolar ou tetrapolar.

Consideraes de seletividade:categorias de utilizao, limitao.

Norma aplicvel:ABNT NBR IEC 60947-2 ou ABNT NBR NM 60898.

Dimensional e acessrios:acessrios disponveis apenas para determinadas linhas deprodutos.

Curva de disparo : em funo de proteo de cabos, seletividade, back-up,

comportamento de cargas e qual tipo de proteo necesrio .


Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Critrios para seleo de um disjuntor.


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L

I

S

G

Tipos de Proteo:

Longa:exerce a mesma proteo do bimetlico;

Instantneo: exerce a mesma proteo de curto-circuito das espiras;

Seletividade: trata-se de uma funo a mais que veio agregar afacilidade para realizar estudo de seletividade;

Ground Sensor: trata-se de uma funo de proteo Curto-circuitopara terra.

Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Caractersticas tcnicas.


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Curvas de tempo x corrente de um disjuntor:

Tempo de abertura

Corrrente [A]

Ir

Tc

Id

td

tg

Ig

Ii

Rel de sobrecarga eletrnico

Rel de sobrecarga

Rel de curto-circuito

retardado

Rel de curto-circuito instantneo

Rel de falta terra

[s]




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Rel de sobrecarga de tempo inverso L:

Corrente [A]

Ir

corrente nominal

Adaptavel

corrente nominal

Tempo de abertura

Tc: Adaptvel a condies

de partida de motores

2 x

Proteo por sobrecargas

(ex. motores) at aprox. duas vezes a corrente

Tc= Clase de disparo

Quanto maior a sobrecorrente,

menor o retardo.

Rel de sobrecarga

[s]




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Retardo de tempo curto em rel de curto-circuito S:

Tempo de abertura

Corrente [A]

Id

td

0,5

2 x

0,08

10 x

Para ter em conta as condies de seletividade

(configurao do sistema)

[s]

Valor calibrado Ii

Rel de curto-circuito retardado




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Rel instantneo por curto-circuito I:

Atua instantaneamente frente a um

curto-circuito para prevenir conseqncias no sistema.

(aprox 10 - 15 vezes a corrente nominal In)

Rel instantneo

Tempo de abertura

Corrente [A]

10 x

Valor calibrado Ii

[s]




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Para minidisjuntoressero necessrias determinadas curvas de atuao que,de acordo com a norma NBR IEC 60898, so:

Curva Bespecfica para aplicao de proteo de cargas resistivas;

Curva Cespecfica para aplicao de proteo de cargas mistas;

Curva Despecfica para aplicao de proteo de cargas altamenteindutivas;

Curva Kespecfica para aplicao de proteo para cargas

motricas;

Curva Zespecfica para aplicao de proteo de cargaseletrnicas.



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Generalidades

Proteo de condutores Seletividade



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InIcn

Como calcular a corrente de curto-circuito deum transformador (MV/LV)?

Do disjuntor

Un (V) 220 380 400 415 440 500 660k 1,82 1,05 1 0,96 0,91 0,6 0,58

dortransformaZ

P

%*3*e

cc

UI

Pn(kVA) 63 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500

Ucc% 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 6,25 6,25 6,25

In (A) 91 144 180 231 289 361 455 577 722 910 1156 1445 1806 2312 2890 3612Icc(kA) 2,3 3,6 4,5 5,8 7,2 9 11,4 14,4 18 23 23,1 28,9 36,1 37 46,2 57,8

M

IccAQ

MT

Pcn =

BT

Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Generalidades


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Rel termomagntico x Microprocessado

Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Caractersticas tcnicas


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Curvas de disparo

termomagnetico

microprocessado



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Clculo do curto-circuito de uma instalao para posterior escolha do modelo de

disjuntor :MT

13.8 kVPosto com Trafo (ZT)

380/220V

Medio

Quadro de Distribuio PricipalQDP ( Emax)

Alimentadores ( Tmax XT )

Quadros de Distribuio ( Mini disjuntores S200 )

Circuitos terminais

Rede de Distrib. Primria

M

Ponto de Entrega




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Generalidades

Proteo de condutores Seletividade



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O dispositivo destinado a proteger os condutores contra correntes de sobrecarga deveestar coordenado com os condutores. Para isso, a NBR 5410, item 5.3.4.1, impembasicamente duas condies:

IB In Iz (1)

I2 1,45*Iz (2)

Onde:

IB= corrente de projetoIn = corrente nominal do dispositivo de proteo

Iz = capacidade de conduo de corrente dos condutores ou cabos

I2= corrente convencional de atuao para disjuntores

Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Proteo contra correntes de sobrecarga


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A verificao da condio (2) no necessria para disjuntores

pois o dispositivo de proteo atua automaticamente se:

I2= 1,3*In

Para disjuntores de acordo com a norma NBRIEC60947-2(disjuntores para uso industrial)

I2= 1,45*In

Para disjuntores de acordo com a norma NBRIEC60898(disjuntores para uso residencial e/ou similar).



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Exemplo:

Especificao de carga trifsica:

Pr= 100 kW; Cos= 0,9; Ur= 400 V , logo: IB= 160 A

Especificao do cabo:

Iz= 182 A

Especificao do dispositivo de proteo:

T3N250R200 (disjuntor termomagntico com trmico ajustvel)

In= 200A; Corrente ajustada I1= 0,85.In = 170 A

IB = 160 A IZ= 182 A

I1= 170A



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Curvas Tempo x Corrente


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O dispositivo destinado a proteger os condutores contra correntes

de curto-circuito deve estar coordenado com os condutores. Paraisso, a NBR 5410, item 5.3.5.5, impem basicamente duascondies:

ICN

IK (1)I2t K2*S2 (2)

Onde:

ICN= capacidade de interrupo nominal do dispositivo

IK = corrente de curto circuito presumida simtricaI2t = energia especfica passante do dispositivo de proteo fornecida pelo fabricante.

S = seo do cabo (mm2); no caso de condutores em paralelo a seo de um nicocondutor

K = fator que depende da isolao do cabo do material condutor.

Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Proteo contra correntes de curto-circuito


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0.1kA 1kA 10kA 100kA1MAs

10MAs

100MAs

1E3MAs

1E4MAs

Curv a Energia specif ica passante LLL

K2S2 do caboI2t do disjuntor

Nesta caso, o cabo est protegido (I2t


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A frmula (2) deve ser verificada para o comprimento do cabo.Portanto deve-se verificar os valores mximos e mnimos de curto-circuito que podem afetar o cabo.

Obs: Segundo a NBR5410, item 6.3.4.3, devemos determinar osvalores de curto-circuito mnimos do circuito, logo devemos calculartambm as mximas distancias protegidas.

I

2

t K

2

*S

2

2)



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Exemplo:

Escolha do disjuntor CB1:

Dados do sistema:

Tenso nominal 400V

Ik = 30 kA

Dados do cabo:

Condutor isolado de cobre PVC

Dist = 150 metros

S = 50 mm2

Iz = 134 A

Vref = 400 VU

I"k LLL = 30.0 kA

T1N 160 TMD160-1600

Seco do cabo: 50 mm2Iz = 134.0 AL = 150 m

L



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Proteo contra curto-circuito no incio do condutor:

T1N160R160 (Icu = 36kA@400V)

I2t (@30kA) = 0,75(kA)2s (ver curvas)

k2S2= 1152. 502= 33,1(kA)2s

Vref = 400 VU

I"k LLL = 30.0 kA

T1N 160 TMD160-1600


L

O cabo est protegido no comeo da linha contra curto-circuito.

I

2

t K

2

*S

2

0 75 33 1


C


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Proteo contra curto-circuito no final do condutor:

A corrente de curto-circuito mnima no final do condutor

(ksec= 1 e kpar= 1) :

Ikmin = 0,8.U. ksec. kpar = 1,98 kA

1,5..(2L / S)

O ajuste magntico do disjuntor T1N160R160 1600A.

O cabo est portanto totalmente protegido contra curto-circuito.

Vref = 400 VU

I"k LLL = 30.0 kA

T1N 160 TMD160-1600


L


C it d d NBR5410


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Proteo contra curto-circuito mnimo


C it d d NBR5410


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Generalidades


Seletividade


C it d d NBR5410


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Na ocorrncia de umafalha por sobre corrente,

somente o dispositivomais prximo da falha iratuar deixando o restodo circuito operando.

I>

I>I>I>

400V

400V400V400V

400V

I>

I> I>I>

400V

400V400V0 V

400V

Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Seletividade

C it d d NBR5410


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S D7desliga


Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Seletividadevrios disjuntores

C it d d NBR5410


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I

t

I

t

Seletividadeamperimtrica

Seletividadecronometrica

D7 D7D5 D5

E / OU


Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Seletividade

C it d d NBR5410


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D1

D2

D3

Seletividade total

I limite

Coincidindo !

D2 e D3desligam

Seletividade parcial

Nocoincidindo


Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Seletividade amperimtrica

C it d d NBR5410


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D1

D2

D3

Tempo de desligamento crescentespara a fonte


Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Seletividade cronomtrica

Conceitos e coordenao segundo NBR5410


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Os disjuntores ao lado so consideradostotalmente seletivos de acordo com a tabela :

T5H400R400 PR221 (Icu=70kA)

T4H250R80 TMD (Icu=70kA)

T5H 400 PR221DS-LS/I

T4H250R80 TMDT4H250R100TMD

Porm se aumentarmos o disjuntor ajusante para 100 A a seletividade caipara 50KA, ou seja, acima disso aseletividade no est garantida

Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Seletividade Parcial



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t

Icc cristapresumida

tc

IccCorrente

presumida

cclimitada

Correntelimitada real

O disjuntor restringe apassagem da energia

o Dispositivos de proteo limitadores garantematuao rpida em condies de curto-circuitode alta magnitude, ocorrendo a abertura total do

contato em um intervalo inferior a meia onda.

o Permite a aplicao de sistemas seletivos maisprecisos no circuito eltrico

o Possibilitam o uso de circuitos em cascata,tambm conhecido por Back-up.

cc


Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Limitao



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Disjuntor no limitadorFalta de 3 kA, abertura sem limitaoEnergia passante no cabo: 60 kA2s

Disjuntor limitadorFalta de 3 kA, abertura com limitaoEnergia passante no cabo: 7 kA2s !!!


Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Disjuntores Limitadores



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Para um disjuntor XT2N160 submetido a um

curto de 20 kA ( eficaz) ovalor de pico ficareduzido de 50 Ka para13,5 kA

Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Valor de pico



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Para um disjuntor XT2N 160submetido a um curto de 20 kA(eficaz) a quantidade de energiapassante de 0,76 x 106A2s

Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Energia Passante



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Tabela de Back-up- relaes tabeladas

- limites de capacidade deinterrupo

Definio de Back-up:

Associao de dois disjuntores onde o disjuntor jusantetm seu poder de interrupo diminudo em funo dodisjuntor montante.

Deve-se a:

- curva de limitao da corrente de curto circuito- ensaios de laboratrio


Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Back-up



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V=380V

S803SC125

S202C16

=> Icu=50kA

Icc = 50kA

=>Icu=10kA

Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Back-up


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