Como Calcular a Corrente de Curto-Circuito?

Como Calcular a Corrente de Curto-Circuito?

Definição de Corrente de Curto-Circuito

A corrente de curto-circuito é definida como a grande corrente que flui através de um sistema elétrico quando ocorre uma falha, causando potencialmente danos aos componentes do disjuntor.

Quando ocorre uma falha de curto-circuito, uma grande corrente flui através do sistema, incluindo o disjuntor (CB). Este fluxo, a menos que seja interrompido pelo disparo do CB, submete as partes do CB a significativas tensões mecânicas e térmicas.

Se as partes condutoras do CB não tiverem área seccional suficiente, podem superaquecer, o que pode danificar a isolação.Os contatos do CB também aquecem. A tensão térmica nos contatos é proporcional a I2Rt, onde R é a resistência dos contatos, I é o valor eficaz da corrente de curto-circuito, e t é a duração do fluxo de corrente.

Após o início da falha, a corrente de curto-circuito permanece até que a unidade de interrupção do CB a interrompa. Portanto, o tempo t é o tempo de interrupção do disjuntor. Como este tempo é muito pequeno na escala de milissegundos, assume-se que todo o calor produzido durante a falha é absorvido pelo condutor, pois não há tempo suficiente para a convecção e radiação de calor.

O aumento de temperatura pode ser determinado pela seguinte fórmula,

Onde, T é o aumento de temperatura por segundo em graus centígrados.I é a corrente (eficaz simétrica) em amperes.A é a área seccional do condutor.ε é o coeficiente de temperatura da resistividade do condutor a 20 ^oC.

O alumínio perde sua resistência acima de 160°C, então é crucial manter o aumento de temperatura abaixo deste limite. Esta exigência estabelece o aumento de temperatura permitido durante um curto-circuito, que pode ser gerenciado controlando o tempo de interrupção do CB e projetando as dimensões do condutor adequadamente.

Força de Curto-Circuito

A força eletromagnética desenvolvida entre dois condutores paralelos carregados com corrente elétrica é dada pela fórmula,

Onde, L é o comprimento de ambos os condutores em polegadas.S é a distância entre eles em polegadas.I é a corrente levada por cada um dos condutores.

Foi comprovado experimentalmente que a força eletromagnética de curto-circuito é máxima quando o valor da corrente de curto-circuito I, é 1,75 vezes o valor eficaz inicial da onda de corrente de curto-circuito simétrica.

No entanto, em certas circunstâncias, é possível que forças maiores que estas se desenvolvam, como, por exemplo, no caso de barras muito rígidas ou devido à ressonância no caso de barras sujeitas a vibrações mecânicas. Experimentos também mostraram que as reações produzidas em uma estrutura não ressonante por uma corrente alternada no instante da aplicação ou remoção das forças podem exceder as reações experimentadas enquanto a corrente está fluindo.

Portanto, é aconselhável errar pelo lado da segurança e levar em conta todas as contingências, para as quais deve-se considerar a força máxima que poderia ser desenvolvida pelo valor pico inicial da corrente de curto-circuito assimétrica. Esta força pode ser considerada como tendo um valor que é duas vezes o calculado a partir da fórmula acima.

A fórmula é estritamente útil para condutores de seção transversal circular. Embora L seja um comprimento finito das porções de condutores que correm paralelamente, a fórmula é adequada apenas onde o comprimento total de cada condutor é assumido como infinito.

Nos casos práticos, o comprimento total do condutor não é infinito. Também deve-se ter em mente que a densidade de fluxo nas extremidades do condutor portador de corrente é consideravelmente diferente de sua parte central.

Portanto, se usarmos a fórmula acima para condutores curtos, a força calculada seria muito maior que a real.Observa-se que, este erro pode ser eliminado consideravelmente se usarmos o termo.É em vez de L/S na fórmula acima.

A fórmula, representada pela equação (2), dá resultado sem erro quando a razão L/S é maior que 20. Quando 20 > L/S > 4, a fórmula (3) é adequada para resultado sem erro.

Se L/S < 4, a fórmula (2) é adequada para resultado sem erro. As fórmulas acima são aplicáveis apenas para condutores de seção transversal circular. Mas para condutores de seção transversal retangular, a fórmula precisa de um fator de correção. Diz-se que este fator é K. Portanto, a fórmula acima finalmente se torna.

Embora o efeito da forma da seção transversal do condutor diminua rapidamente se o espaçamento entre os condutores aumentar, o valor de K é máximo para condutores tipo tira cuja espessura é bastante menor que sua largura. K é desprezível quando a forma da seção transversal do condutor é perfeitamente quadrada. K é unidade para condutores de seção transversal perfeitamente circular. Isso é verdade tanto para disjuntores padrão quanto para disjuntores de controle remoto.