Potência de curto-circuito e impedância — referência rápida
Introduza a potência de curto-circuito a montante S″kQ e os dados da placa de características do transformador. O método da fonte de tensão equivalente da IEC 60909-0 fornece a corrente de curto-circuito simétrica inicial I″k, a corrente de pico de curto-circuito ip, a corrente de corte Ib e a impedância do circuito Zk. Tudo o que a entrada não suportar é apresentado como indisponível - nunca como zero.
Caso de exemplo pré-preenchido: rede MT 10 kV, S″kQ = 500 MVA, transformador 1000 kVA / uk = 6 % / Dyn11, barramento BT 0,4 kV, sem cabo de saída. Substitua os campos pelos seus próprios valores - todos os números abaixo são calculados pelo motor, não por esta página.
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Ainda não calculado - preencha os dados de entrada e prima Calcular.
IEC 60909-0:2016, método da fonte de tensão equivalente: I″k = c·Un/(√3·Zk); pico ip = κ·√2·I″k com κ = 1,02 + 0,98·e^(−3·R/X); corrente de corte Ib = μ·q·I″k com a constante de tempo CC τ = (X/R)/(2πf).
Fator de tensão c (IEC 60909-0 Tabela 1): 1,10 (máximo) / 1,00 (mínimo) para Un acima de 1 kV, 1,05 (máximo) / 0,95 (mínimo) para Un até 1 kV.
Impedância equivalente da rede Z_Q = Un²/S″kQ referida ao lado do defeito; na convenção padrão da plataforma c não é incorporado em Z_Q mas aplicado uma vez na equação da corrente.
Impedância do transformador Z_T = (uk/100)·Un²/Sn referida ao lado BT. Quando uk não é introduzido, o motor recorreria a um valor típico de tipo seco ou imerso em óleo, pelo que esta página exige uk como entrada em vez de substituir por um valor predefinido.
Esta página não efetua nenhum cálculo próprio. Todos os números provêm do módulo do motor shortcircuit-60909.js (fonte de tensão equivalente IEC 60909) através do endpoint de dimensionamento padrão; a página apenas mapeia a sua entrada no pedido e apresenta o que é devolvido.
Caso de exemplo: rede MT 10 kV / S″kQ = 500 MVA, transformador 1000 kVA / uk = 6 % / Dyn11, barramento BT 0,4 kV, sem cabo de saída, sem carga de motor. Verificação manual: Z_Q = 10²/500 = 0,2 Ω, Z_T = 0,06·0,4²/1 = 0,0096 Ω, Zk = 0,00992 Ω; com c = 1,05 (BT) I″k = 1,05·0,4/(√3·0,00992) = 24,44 kA.
Definições, unidades e porque o número é importante para a seleção e o orçamento. Pesquisável, agrupado por tópico, recolhido por predefinição.
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Corrente de curto-circuito simétrica inicial no ponto de defeito (IEC 60909-0): a corrente eficaz que a rede impõe num defeito trifásico franco, com a fonte de tensão substituída pelo equivalente c·Un/√3.
Porque é importante: É o valor com que todas as características dos dispositivos são comparadas — Icw, capacidade de interrupção e verificação térmica dos cabos são todas avaliadas em relação a Ik. Subestime Ik e o quadro que cota será destruído no primeiro defeito; sobrestime-o e o cliente paga por quadro de manobra de que não necessita.
Corrente de curto-circuito monofásico à terra (IEC 60909-0), calculada a partir da impedância homopolar Z0, além de Z1 e Z2.
Porque é importante: Dimensiona a proteção de falta à terra e a resistência nominal do caminho do neutro / de aterramento. Dependendo do grupo vetorial do transformador e do esquema de aterramento, Ik1 pode ser menor ou maior do que o Ik trifásico, pelo que nunca deve ser assumido igual a este.
Corrente de curto-circuito de pico ip = κ·√2·I″k (IEC 60909-0): o valor instantâneo mais elevado da corrente de falta, atingido cerca de meio ciclo após o início.
Porque é importante: É o valor que gera o esforço eletrodinâmico nas barras coletoras, nas abraçadeiras dos cabos e nos terminais dos aparelhos. Compare-o com a resistência de pico nominal Ipk — indicar apenas Ik deixa a resistência mecânica do quadro de manobra por verificar.
Fator de pico κ = ip / (√2·I″k): o rácio entre o primeiro pico e o valor eficaz, calculado na IEC 60909-0 a partir do rácio R/X da impedância equivalente.
Porque é importante: É o que converte uma corrente de curto-circuito numa força mecânica. Uma rede indutiva (cabos de BT, transformadores) empurra κ para 2,0 e aumenta a força de pico, razão pela qual ip não pode ser derivado apenas de Ik.
Rácio entre a reatância equivalente e a resistência equivalente vistas do ponto de defeito (IEC 60909-0).
Porque é importante: Fixa duas coisas ao mesmo tempo: o fator de pico κ (logo ip) e a taxa de decaimento da componente DC. Um X/R elevado (alimentadores BT indutivos, fontes geradoras) origina simultaneamente um pico mais elevado e um transitório DC mais longo, que o disjuntor tem de interromper.
Potência aparente de curto-circuito da rede a montante no ponto de ligação, Ssc = √3·Un·I″k, ou a impedância equivalente da fonte a montante.
Porque é importante: É o único dado de entrada que indica quão "rígida" é a rede. Sem ele, nenhum valor de corrente de curto-circuito pode ser calculado, pelo que tem de ser solicitado à concessionária (ou retirado de uma premissa declarada) antes de qualquer quadro de manobra poder ser orçamentado.
Fator de tensão c para o cálculo de curto-circuito (IEC 60909-0 Tabela 1): o rácio entre a tensão assumida no local da falta e a tensão nominal — c > 1 para correntes máximas, c < 1 para correntes mínimas (para BT: 1,05 / 0,95; para MT/AT: 1,10 / 1,00).
Porque é importante: É a margem de segurança explícita do cálculo. O fator de corrente máxima determina as características nominais dos dispositivos que indica; o fator de corrente mínima determina a sensibilidade da proteção. Utilizar o fator errado desloca Ik em vários por cento de uma forma que é invisível no relatório, a menos que o fator seja impresso.
Componente aperiódica (CC) da corrente de curto-circuito, i_dc = √2·I″k·e^(−ωt·R/X) (IEC 60909-0): o desvio decrescente que se sobrepõe à componente simétrica.
Porque é importante: É a corrente adicional que o disjuntor tem de interromper no momento da separação dos contactos, e é a razão pela qual a capacidade de interrupção necessária é superior a I″k para defeitos rápidos (próximos do gerador). Numa cotação aparece como a capacidade de interrupção nominal nessa % de componente CC.
Tempo de eliminação da proteção: o tempo total desde o início do defeito até à extinção do arco — deteção pelo relé + atraso intencional + tempo de operação do disjuntor.
Porque é importante: Num estudo de arco elétrico, a energia incidente é quase proporcional ao tempo de eliminação, e a categoria de EPI é selecionada a partir dele. Reduzir o tempo de eliminação para metade normalmente reduz a energia para metade e pode baixar o EPI exigido em um nível — o que é um item direto de custo operacional.
Tensão de impedância de curto-circuito de um transformador: a tensão primária, em percentagem da tensão nominal, que impõe a corrente nominal através do enrolamento secundário em curto-circuito (IEC 60076-1).
Porque é importante: Fixa o nível de defeito em BT (aproximadamente I″k ≈ In / uk) e, ao mesmo tempo, a queda de tensão em carga. Trata-se de um verdadeiro compromisso de cotação: um uk maior reduz o nível de defeito (quadro de manobra a jusante mais barato), mas aumenta a queda de tensão e as perdas. Cote sempre o uk em conjunto com a potência do transformador.
Grupo de ligação do transformador: as ligações dos enrolamentos dos dois lados mais o desfasamento entre eles, por exemplo Dyn11 = triângulo no AT, estrela no BT com neutro acessível, desfasamento de 11 × 30° (símbolos de ligação da IEC 60076-1).
Porque é importante: Decide o desfasamento, se existe neutro disponível para proteção de defeito à terra e onde pode circular a corrente de sequência homopolar — o mesmo transformador de kVA com YNyn0 em vez de Dyn11 dá uma corrente de defeito monofásico diferente e exige um esquema de proteção diferente.
Esta página é uma estimativa preliminar de engenharia sobre uma única fonte equivalente. Os modos de operação máximo e mínimo (casos longe do gerador / perto do gerador da IEC 60909-0) e a sobreposição de múltiplas fontes exigem uma topologia de rede completa - abra a coluna de curto-circuito baseada em esquema para esses casos.
Perguntas frequentes
- O que esta calculadora pode fazer?
- Informe a potência de curto-circuito a montante S″kQ e os dados de placa do transformador Sn e uk. O método da fonte de tensão equivalente da IEC 60909-0 retorna a corrente de curto-circuito simétrica inicial I″k, a corrente de pico de curto-circuito ip, a corrente de interrupção Ib, a potência de curto-circuito S″k e a impedância Zk, com o fator c, o fator de pico κ e a constante de tempo d.c. declarados na página. Usos típicos: um nível de falta rápido para pré-seleção de painel de manobra e regime térmico de cabo, verificação de um transformador contra o valor nominal dos equipamentos a jusante e uma primeira estimativa antes de um estudo completo de rede. Um valor que a entrada não sustenta é mostrado como indisponível, nunca como zero.
- O que é calculado e por qual método?
- O método da fonte de tensão equivalente da IEC 60909-0: a impedância da fonte vem da potência de curto-circuito a montante S″kQ, a impedância do transformador vem de Sn e uk referidos ao lado de BT, e I″k = c·Un/(√3·Zk). O fator de pico κ e a constante de tempo d.c. τ vêm da razão R/X desse laço, e ip = κ·√2·I″k.
- Quando esta página não é suficiente?
- É uma estimativa preliminar sobre uma única fonte equivalente. Os modos de operação máximo e mínimo da IEC 60909-0 — os casos longe do gerador e próximo do gerador — e a superposição de múltiplas fontes exigem uma topologia de rede completa, então para um estudo real de proteção abra a coluna do simulador baseado em esquema em vez de extrapolar este número.