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Coordinación Selectiva de Conductores y Disyuntores para Corrientes de Corto Circuito Icc.

Jonathan Artavia G., Jordys Fernández N., Carlos Soto S.

Introducción

Cuando se diseña un sistema eléctrico, los objetivos principales son la confiabilidad y la reducción de costos.

El conocimiento de estos dispositivos genera grandes beneficios a las instalaciones eléctricas, entre las que se puede mencionar: seguridad, accesibilidad, eficiencia, distribución.

Introdución

SET AN AGENDA

TODAY'S SCHEDULE

I. CONDUCTORES ELÉCTRICOS

WHO

WHEN

01

02

03

04

05

REVIEW

II. DISYUNTOR ELÉCTRICO

Corrientes de Corto Circuito

Conexión de baja Resistencia o impedancia entre dos normalmente a tensiones diferentes

III. CORRIENTES DE CORTO CIRCUITO

Se caracterizan por un incremento instantaneo de la corriente

Corrientes Nominales + Corrientes Nominales y Corrientes de Corto Circuito

Corrientes de Corto Circuito

Corrientes de corto circuito máximas

Corresponden a un cortocircuito en los bornes de salida del dispositivo de protección

Estas corrientes se utilizan para determinar:

- El Poder de Corte y de Cierre de los interruptores.

- Los esfuerzos térmicos y electrodinámicos en los componentes.

Corrientes de corto circuito Mínimas

Corresponden a un cortocircuito en el extremo del circuito protegido

Estas corrientes se utilizan para determinar:

- El ajuste de los dispositivos de protección para la protección de los conductores frente a cortocircuito.

Para elegir los dispositivos de protección contra los contactos eléctricos indirectos, y para diseñar los conductores de tierra de protección.

Origen de los cortos circuitos

Deterioro

Problemas Mecánicos

Sobre-tensiones

Factores Humanos

Tipos de Cortos Circuitos

Trifásico equilibrado

Entre dos fases aislado

Monofásico fase-tierra y fase-neutro

Porcentajes promedios de ocurrencia de cada tipo de cortocircuito en una instalación.

Consecuencias de los cortocircuitos

Punto de defecto

Para el circuito o equipo defectuoso

CáLCULO DE LAS CORRIENTES DE CORTOCIRCUITOS

CONDUCTORES ELÉCTRICOS

Conductores Eléctricos

Las partes de un conductor, son las siguientes:

  • Alma conductora
  • Aislante
  • Cubierta protectora

Calibre

  • El calibre define el tamaño de la sección transversal del conductor.

  • El calibre puede estar expresado en mm² o bajo la normalización americana en AWG.

  • Para conductores con un área mayor del designado como 4/0, se hace una designación en función de su área en pulgadas, denominada CM (circular mil), siguiendo 250,000 CM o 250 KCM.

Ampacidad

La ampacidad de un conductor lo define su calibre, así como la temperatura ambiente a la que se encuentre.

Ampacidad

Criterios de selección

Los conductores eléctricos utilizados en los sistemas eléctricos industriales están determinados por cuatro factores básicos:

Criterios de Selección

a. Eléctricos: perdidas, ampacidad, resistencia, configuración, factores de carga y coincidencia.

b. Mecánicos: carga de ruptura del conductor, flecha, temperatura y presión del viento.

c. Económicos: costo de inversión, costos de perdidas, vida útil, material del conductor, costo de operación y mantenimiento.

d. Ambientales: temperatura, viento, contaminación salina y contaminación.

Clasificación

Trazado de curva de daño

Trazar la curva de daño de un conductor de cobre 1/0 AWG (53.5 mm2) en hoja logarítmica que tiene una ampacidad de 275 A, su temperatura a esta corriente es de 90 °C, la temperatura final estimada limite del aislamiento es de 150 °C, el factor de efecto piel es de 1,10.

Curvas de Daño

Ejemplo

Material CU

Calibre 1/0 AWG (53.5mm2)

Ampacidad 275 a

T a la I indicada = 90 c

Tf al límite del aislamiento = 150 c

Fac= 1.10

Ejemplo de Cálculo

Curva

¿Qué es un disyuntor y para qué sirve?

Disyuntor Eléctrico

Es un dispositivo que combina dos efectos, el magnetismo y el calor, para interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando se detectan valores mayores a ciertos limites.

Sirve para proteger un circuito eléctrico de sobre carga y corto circuito

Especificaciones de los interruptores termo magnéticos

- Voltaje nominal de operación (Ve)

- Corriente nominal (In)

-Capacidad de interrupción de servicio (Ics)

- Vida útil eléctrica

Funcionamiento

Cuando la corriente supera el valor permitido, la curvatura llega a un punto que hace actuar el mecanismo de desganche liberando el disparo (desconexión) del interruptor. La protección térmica actúa para sobrecargas, ya que el calentamiento del bimetálico es equivalente al calentamiento de lo conductores del circuito.

Funcionamiento

Curvas de disparo

Curva A: Entre 2 a 3 In, se utiliza para protección de semiconductores

Curva B: Entre 3 a 5 In, se utiliza para protecciones de generadores y grandes longitudes de cable.

Curva C: 5 a 10 In, son los mas utilizados, son utilizados en instalaciones domesticas, alumbrado y usos generales.

Curva D: 10 a 20 In, para motores y transformadores

Curva de disparo

Ejemplo de Curvas de disparo

Selectividad de interruptores

Selectividad de interruptores

Interruptor HMCP

HMCP

Ejemplo

Video Interruptor Diferencial

Corrientes de Corto Circuito

Conexión de baja Resistencia o impedancia entre dos normalmente a tensiones diferentes

Corrientes de Corto Circuito

Se caracterizan por un incremento instantaneo de la corriente

Corrientes Nominales + Corrientes Nominales y Corrientes de Corto Circuito

Corrientes de Corto Circuito

Corrientes de Cortocircuito

Corrientes de corto circuito máximas

Corresponden a un cortocircuito en los bornes de salida del dispositivo de protección

Corrientes Máximas

Estas corrientes se utilizan para determinar:

- El Poder de Corte y de Cierre de los interruptores.

- Los esfuerzos térmicos y electrodinámicos en los componentes.

Corrientes de corto circuito Mínimas

Corresponden a un cortocircuito en el extremo del circuito protegido

Corrientes Minimas

Estas corrientes se utilizan para determinar:

- El ajuste de los dispositivos de protección para la protección de los conductores frente a cortocircuito.

Para elegir los dispositivos de protección contra los contactos eléctricos indirectos, y para diseñar los conductores de tierra de protección.

Origen de los cortos circuitos

Deterioro

Problemas Mecánicos

Sobre-tensiones

Factores Humanos

Origen de los cortos

Tipos de Cortos Circuitos

Trifásico equilibrado

Entre dos fases aislado

Monofásico fase-tierra y fase-neutro

Tipos

Porcentajes promedios de ocurrencia de cada tipo de cortocircuito en una instalación.

Consecuencias de los cortocircuitos

Punto de defecto

Para el circuito o equipo defectuoso

CáLCULO DE LAS CORRIENTES DE CORTOCIRCUITOS

Red donde se consideran dos puntos A y B que están en condiciones normales a diferente potencial y provocamos un cortocircuito de impedancia nula entre esos puntos.

Podemos modelar el cortocircuito con dos fuentes iguales y opuestas conectadas en serie entre los puntos A y B

Siendo UAB la tensión vista entre los puntos A y B antes del cortocircuito.

Aplicando el Teorema de Super-posición, podemos descomponer el circuito anterior en dos circuitos:

En baja tensión se hacen algunas hipótesis que simplifican los cálculos y son aplicables a la mayoría de las instalaciones

Cortocircuito está alejado de cualquier generador

Red considerada es radial

Los valores de la fuente de tensión y las impedancias de todos los equipos eléctricos se suponen constantes

Se desprecian las capacidades de línea y las admitancias

No se consideran resistencias de contacto

Se desprecian las corrientes previas al cortocircuito

El cortocircuito es simultáneo en todos los polos

No hay cambios en los circuitos implicados durante el defecto

Se supone que los taps de los transformadores se encuentran en la posición principal

Procedimiento de cálculo de las corrientes de cortocircuito

El procedimiento de cálculo de las corrientes de cortocircuito simétricas (cortocircuitos trifásicos equilibrados), en una instalación eléctrica de baja tensión

Representamos el circuito equivalente para el cálculo de las corrientes de cortocircuito, remplazando cada elemento por su modelo equivalente

-Trabajamos con un modelo fase-neutro, tensiones fase-neutro y corrientes de línea, considerando que el sistema es equilibrado.

- Los elementos activos son representados por una fuente de tensión ideal en serie con una impedancia y los elementos pasivos por una impedancia serie.

El cortocircuito trifásico equilibrado lo representamos en el circuito con una conexión ideal de impedancia nula entre el punto de cortocircuito y el neutro.

En la figura siguiente representamos el circuito equivalente correspondiente al cortocircuito al inicio del cable (CC1)

Para el cálculo nos quedamos con el modelo equivalente de Thévenin, recordando que:

- Despreciamos las corrientes previas al cortocircuito.

- Consideramos la tensión vista en el punto de cortocircuito, previo al mismo, igual a la tensión nominal de la instalación

Consideramos las Y = 0 o las Z = ∞ de las ramas en paralelo que alimentan cargas pasivas

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