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Valores nominais dos cabos de curto-circuito
Durante um curto-circuito, a corrente de defeito que flui (antes da interrupção do dispositivo de proteção) faz com que a temperatura dos cabos de alimentação aumente drasticamente. O calor gerado no interior do cabo durante um defeito depende do tamanho e do material do condutor, bem como da corrente de defeito e da sua duração.
Existem limites de temperatura que os cabos eléctricos podem suportar, sendo a temperatura limite a do isolamento do cabo. Os limites de temperatura do isolamento, que dependem do tipo de material, são mais elevados do que os limites normais de temperatura de funcionamento, uma vez que os defeitos ocorrem apenas durante um curto período de tempo.
Por conseguinte, existe uma dimensão mínima do condutor (de um determinado tipo de cabo - as fórmulas contêm quantidades que variam consoante os materiais utilizados nos cabos) necessária para suportar uma determinada corrente de defeito e o tempo de defeito associado. A classificação de curto-circuito dos condutores principais dos cabos de alimentação de baixa tensão é um fator importante a considerar no dimensionamento dos cabos de alimentação, juntamente com a capacidade de transporte de corrente e a queda de tensão.
As seguintes normas exigem que os projectistas calculem a classificação de curto-circuito dos condutores dos cabos de alimentação: AS/NZS 3008.1, BS 7671 e IEC 60364.
Método adiabático versus não adiabático
The non-adiabatic method, on the other hand, assumes an appropriate allowance for heat loss into the insulation during the short circuit, which is applicable for all short-circuit durations. The non-adiabatic short-circuit rating is determined by calculating a modifying factor that takes into account the non-adiabatic heating effect and applying it to the adiabatic short-circuit rating.
In comparison, the non-adiabatic method will provide significant increases in the permissible short-circuit ratings of metallic screens, sheaths, and small conductors < 10 mm2. However, the non-adiabatic method is more complicated and in practice for the usual range of power cable conductors, there will be less than a 5 % difference in the short-circuit rating obtained using the adiabatic method.
In general, when the ratio of the conductor size to short-circuit duration is > 10 (mm2/s) the increase in short-circuit rating is negligible and the adiabatic method can be used.
Cálculo da área mínima da secção transversal para suportar a corrente de curto-circuito
Onde
I é a corrente de curto-circuito (r.m.s. sobre a duração), em amperes.
t é a duração do curto-circuito, em segundos.
K é a constante que depende do material do componente condutor de corrente, da temperatura inicial e da temperatura final do componente condutor de corrente.
S é a área da secção transversal do componente condutor de corrente, em milímetros quadrados
Cálculos do fator K
The K factor is calculated from the formula below:
\(K = \sqrt{\frac{Q_c(\beta+20)}{\rho_{20}}\ln\frac{\beta+\theta_f}{\beta+\theta_i}}\)
Limites de temperatura de curto-circuito para cabos
Corrente de curto-circuito e duração
De acordo com a norma australiana AS/NZS 3000, a corrente de curto-circuito em qualquer ponto de um circuito deve ser interrompida antes de a temperatura dos condutores atingir o limite admissível. Uma vez que é conservador utilizar a corrente de curto-circuito no início do cabo no cálculo.
Por outro lado, na norma britânica BS 7671:2018, a corrente de curto-circuito deve ser a corrente de defeito efectiva como o valor RMS, em que é tido em devida conta o efeito limitador de corrente das impedâncias do circuito. Por conseguinte, pode ser utilizada a corrente de curto-circuito na extremidade do cabo.
Referências:
BS 7671 - 18ª Edição Os Regulamentos de Cablagem IET
IEC 60364-5-54 Instalações eléctricas de edifícios - Parte 5-54: Seleção e montagem de equipamento elétrico - Disposições de ligação à terra, condutores de proteção e condutores de ligação de proteção
IEC 60364-4-43 Instalações eléctricas de baixa tensão - Parte 4-43: Proteção para segurança - Proteção contra sobreintensidades
