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Quando do
dimensionamento dos condutores de cabos isolados para operação
em sistemas com alto nível de curto-circuito, é
de fundamental importância a verificação da
capacidade dos cabos envolvidos em resistir aos efeitos mecânicos
e térmicos provenientes das correntes de defeito.
A corrente de curto-circuito permissível em cabo isolado
depende da máxima temperatura do condutor permitida pela
isolação e da duração do curto-circuito,
isto é, do tempo de atuação dos dispositivos
de proteção. Em sistemas onde altas correntes de
curto-circuito estão envolvidas, as forças entre
condutores devem ser também consideradas.
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Efeitos
térmicos
Com o propósito de calcular
a capacidade de curto-circuito, foi assumido que o intervalo de
duração do mesmo seja pequeno (<5s), de modo
que o calor gerado pelo fluxo de potência de curto-circuito
fique armazenado no condutor, não havendo portanto troca
de calor com o meio ambiente.
A corrente de curto-circuito permissível para uma dada
seção de condutor durante um certo tempo poderá
ser calculada pela equação:

Onde:
K1.......0,34 para condutores
de cobre e de
...........0,22
para condutores de alumínio;
K2.......234,5 para condutores de cobre e de
...........228,1 para condutores de alumínio;
A.........seção
do condutor (mm2);
t..........tempo
de duração
do(s) curto-circuito;
Ti........temperatura
do condutor antes do curto-...........circuito (ºC);
Tf........temperatura
do condutor após o curto-
...........circuito (ºC).
Para avaliação da temperatura antes do curto-circuito,
desde que esta não seja conhecida, recomenda-se que seja
assumido que o cabo opere a plena carga, ou seja, deve ser considerada
a máxima temperatura do condutor em regime normal permissível
pela isolação.
Notas:
- Temperatura
máxima do condutor antes do curto-circuito = 70ºC.
- Temperatura
máxima do condutor após curto-circuito = 160ºC.
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Efeitos mecânicos
As forças
resultantes são proporcionais ao quadrado da corrente instantânea
de curto-circuito assimétrica e dependem da distância
entre os condutores. No caso cabos de três ou quatro condutores,
as forças provenientes das correntes de curto-circuito
são normalmente absorvidas pelo encordoamento das fases,
enchimento e cobertura, porém em sistemas com alto nível
de curto-circuito, uma armação com fitas planas
de aço se torna necessária. Já para o caso
de cabos unipolares, quando necessário, deve ser previsto
um sistema de fixação por meio de braçadeiras
de material não magnético ou, quando de aço,
tenham o circuito magnético interrompido, com o objetivo
de absorver os esforços eletromagnéticos resultantes.
A força eletrodinâmica entre dois cabos unipolares
para o caso de um curto-circuito bipolar pode ser determinada
pela equação:
Onde:
Is..........corrente
de curto-circuito assimétrica (kA);
d...........distância entre centros (mm).
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