DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
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7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
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LPLow Voltage Products, Engenharia de Aplicao, 2014
Disjuntores - Conceitos,dimensionamentos ecoordenao segundo NBR 5410
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Normas tcnicas Especificao
Generalidades
Proteo de condutores
Seletividade
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Programa
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7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
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Dispositivos de manobras e comando de baixa tenso - Regras gerais
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.ABNT NBR IEC 60947-1
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Definies segundo a ABNT NBR IEC 60947-2: Dis juntor :dispositivo mecnico de manobra capaz de
estabelecer, conduzir e interromper correntes emcondies normais do circuito, assim comoestabelecer, conduzir por tempo especificado e
interromper correntes em condies anormaisespecificadas do circuito, tais como as de curto-circuito.
Disjuntor Limitador de Corrente: disjuntor cujotempo de interrupo suficientemente curto paraimpedir que a corrente de curto-circuito atinja o seuvalor de crista.
I
t
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Dispositivos de proteo
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7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
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Bobina
Bimetal
CmaraExtinoDe arco
Borne
Mecanismo
Alavanca
Borne
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Disjuntor
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Definies segundo a ABNT NBR IEC 60947-2:
Corrente nom inal (In):A corrente nominal de um equipamento um valorde corrente, indicado pelo fabricante, que o equipamento pode conduzir emregime de carga contnua, sem interrupo por perodos de durao
superiores a oito horas (semanas, meses ou at anos).
IN=
40A
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Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Dispositivos de proteo.
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Definies segundo a ABNT NBR IEC 60947-2:
Corrente de sob recarga:sobrecorrente moderada que ocorre em umcircuito eletrico , devido a defeito na carga .
IN=
40A
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Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Dispositivos de proteo.
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Definies segundo a ABNT NBR IEC 60947-2:
Corrente de curto -c i rcui to (Ik) :sobrecorrente resultante de um curto-circuito devido a uma falha ou uma ligao incorreta em um circuito eltrico
IN=
40A
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Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Dispositivos de proteo.
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Definies segundo a ABNT NBR IEC 60947-2:
Capacid ade nom inal de in terru po mxim a em cu rto -circu ito (Icu ): ovalor da capacidade de interrupo mxima em curto-circuito atribuda pelofabricante ao disjuntor para a correspondente tenso de operao nominal.Ela expressa em kA, e possui a seguinte seqncia de ensaio:
O - t - CO
Capacid ade nom inal de int errupo de cu rto -circu ito em serv io (Ics ):a capacidade de interrupo do disjuntor para garantir, no mnimo, trsatuaes sucessivas com essa corrente, sem modificar as suas
caractersticas mecnicas e eltricas (desempenho do disjuntor); Ela expressa em kA, e possui a seguinte seqncia de ensaio:
OtCOtCO
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Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Dispositivos de proteo.
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Definies segundo a ABNT NBR IEC 60947-2:
Corrente nominal de estabelecimento em curto circui to (Icm):Corresponde ao valor de corrente de pico mais elevado que o disjuntor est
em condies de estabelecer durante a operao de fechamento para umacerta tenso e um certo fator de potencia
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Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Dispositivos de proteo.
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Definies segundo a ABNT NBR IEC 60947-2:
Corren te nom inal de cu rt a du rao adm issvel (Icw ): a corrente que umcircuito ou um dispositivo de manobra, na posio fechada, pode conduzir
durante um curto perodo especificado sob condies prescritas de uso ecomportamento.
O tempo de retardo de curta durao associado com a corrente nominal decurta durao admissvel deve ser no mnimo 0,05 s, sendo os valorespreferenciais os seguintes:
0,05 - 0,1 - 0,25 - 0,5 - 1 s
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Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Dispositivos de proteo.
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Normas tcnicas Especificao
Generalidades
Proteo de condutores
Seletividade
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Programa
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 13
Os disjuntores possuem, via de regra, pelo menos doisnveis de proteo:
Contra sobrecorrentes pequenas e moderadas
(geralmente correntes de sobrecarga), atravsde disparadores trmicos;
Contra sobrecorrentes elevadas (geralmentecorrentes de curto-circuito), atravs dedisparadores eletromagnticos.
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Especificao.
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Aplicao:Proteo de distribuio (predial/industrial), proteo de motor. Tenso Nominal:A tenso do disjuntor correspondente do sistema.
Corrente Nominal:A corrente ajustada no disjuntor correspondente do sistema.
Capacidade de interrupo do disjuntor:compatvel com o valor Ik do sistema e em
funo do Icu , Ics e Icw do disjuntor a ser usado.
Nmero de plos:monopolar, bipolar, tripolar ou tetrapolar.
Consideraes de seletividade:categorias de utilizao, limitao.
Norma aplicvel:ABNT NBR IEC 60947-2 ou ABNT NBR NM 60898.
Dimensional e acessrios:acessrios disponveis apenas para determinadas linhas deprodutos.
Curva de disparo : em funo de proteo de cabos, seletividade, back-up,
comportamento de cargas e qual tipo de proteo necesrio .
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Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Critrios para seleo de um disjuntor.
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L
I
S
G
Tipos de Proteo:
Longa:exerce a mesma proteo do bimetlico;
Instantneo: exerce a mesma proteo de curto-circuito das espiras;
Seletividade: trata-se de uma funo a mais que veio agregar afacilidade para realizar estudo de seletividade;
Ground Sensor: trata-se de uma funo de proteo Curto-circuitopara terra.
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Caractersticas tcnicas.
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Curvas de tempo x corrente de um disjuntor:
Tempo de abertura
Corrrente [A]
Ir
Tc
Id
td
tg
Ig
Ii
Rel de sobrecarga eletrnico
Rel de sobrecarga
Rel de curto-circuito
retardado
Rel de curto-circuito instantneo
Rel de falta terra
[s]
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Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Dispositivos de proteo.
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Rel de sobrecarga de tempo inverso L:
Corrente [A]
Ir
corrente nominal
Adaptavel
corrente nominal
Tempo de abertura
Tc: Adaptvel a condies
de partida de motores
2 x
Proteo por sobrecargas
(ex. motores) at aprox. duas vezes a corrente
Tc= Clase de disparo
Quanto maior a sobrecorrente,
menor o retardo.
Rel de sobrecarga
[s]
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Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Dispositivos de proteo.
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Retardo de tempo curto em rel de curto-circuito S:
Tempo de abertura
Corrente [A]
Id
td
0,5
2 x
0,08
10 x
Para ter em conta as condies de seletividade
(configurao do sistema)
[s]
Valor calibrado Ii
Rel de curto-circuito retardado
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Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Dispositivos de proteo.
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Rel instantneo por curto-circuito I:
Atua instantaneamente frente a um
curto-circuito para prevenir conseqncias no sistema.
(aprox 10 - 15 vezes a corrente nominal In)
Rel instantneo
Tempo de abertura
Corrente [A]
10 x
Valor calibrado Ii
[s]
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Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Dispositivos de proteo.
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Para minidisjuntoressero necessrias determinadas curvas de atuao que,de acordo com a norma NBR IEC 60898, so:
Curva Bespecfica para aplicao de proteo de cargas resistivas;
Curva Cespecfica para aplicao de proteo de cargas mistas;
Curva Despecfica para aplicao de proteo de cargas altamenteindutivas;
Curva Kespecfica para aplicao de proteo para cargas
motricas;
Curva Zespecfica para aplicao de proteo de cargaseletrnicas.
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Especificao.
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Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Especificao.
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Normas tcnicas Especificao
Generalidades
Proteo de condutores Seletividade
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Programa
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InIcn
Como calcular a corrente de curto-circuito deum transformador (MV/LV)?
Do disjuntor
Un (V) 220 380 400 415 440 500 660k 1,82 1,05 1 0,96 0,91 0,6 0,58
dortransformaZ
P
%*3*e
cc
UI
Pn(kVA) 63 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500
Ucc% 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 6,25 6,25 6,25
In (A) 91 144 180 231 289 361 455 577 722 910 1156 1445 1806 2312 2890 3612Icc(kA) 2,3 3,6 4,5 5,8 7,2 9 11,4 14,4 18 23 23,1 28,9 36,1 37 46,2 57,8
M
IccAQ
MT
Pcn =
BT
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Generalidades
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Rel termomagntico x Microprocessado
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Caractersticas tcnicas
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 25
Curvas de disparo
termomagnetico
microprocessado
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Generalidades
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7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
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Clculo do curto-circuito de uma instalao para posterior escolha do modelo de
disjuntor :MT
13.8 kVPosto com Trafo (ZT)
380/220V
Medio
Quadro de Distribuio PricipalQDP ( Emax)
Alimentadores ( Tmax XT )
Quadros de Distribuio ( Mini disjuntores S200 )
Circuitos terminais
Rede de Distrib. Primria
M
Ponto de Entrega
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Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Generalidades
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Normas tcnicas Especificao
Generalidades
Proteo de condutores Seletividade
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Programa
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O dispositivo destinado a proteger os condutores contra correntes de sobrecarga deveestar coordenado com os condutores. Para isso, a NBR 5410, item 5.3.4.1, impembasicamente duas condies:
IB In Iz (1)
I2 1,45*Iz (2)
Onde:
IB= corrente de projetoIn = corrente nominal do dispositivo de proteo
Iz = capacidade de conduo de corrente dos condutores ou cabos
I2= corrente convencional de atuao para disjuntores
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Proteo contra correntes de sobrecarga
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A verificao da condio (2) no necessria para disjuntores
pois o dispositivo de proteo atua automaticamente se:
I2= 1,3*In
Para disjuntores de acordo com a norma NBRIEC60947-2(disjuntores para uso industrial)
I2= 1,45*In
Para disjuntores de acordo com a norma NBRIEC60898(disjuntores para uso residencial e/ou similar).
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Proteo contra correntes de sobrecarga
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 30
Exemplo:
Especificao de carga trifsica:
Pr= 100 kW; Cos= 0,9; Ur= 400 V , logo: IB= 160 A
Especificao do cabo:
Iz= 182 A
Especificao do dispositivo de proteo:
T3N250R200 (disjuntor termomagntico com trmico ajustvel)
In= 200A; Corrente ajustada I1= 0,85.In = 170 A
IB = 160 A IZ= 182 A
I1= 170A
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Proteo contra correntes de sobrecarga
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 31
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Proteo contra correntes de sobrecarga
Curvas Tempo x Corrente
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 32
O dispositivo destinado a proteger os condutores contra correntes
de curto-circuito deve estar coordenado com os condutores. Paraisso, a NBR 5410, item 5.3.5.5, impem basicamente duascondies:
ICN
IK (1)I2t K2*S2 (2)
Onde:
ICN= capacidade de interrupo nominal do dispositivo
IK = corrente de curto circuito presumida simtricaI2t = energia especfica passante do dispositivo de proteo fornecida pelo fabricante.
S = seo do cabo (mm2); no caso de condutores em paralelo a seo de um nicocondutor
K = fator que depende da isolao do cabo do material condutor.
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Proteo contra correntes de curto-circuito
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7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 33
0.1kA 1kA 10kA 100kA1MAs
10MAs
100MAs
1E3MAs
1E4MAs
Curv a Energia specif ica passante LLL
K2S2 do caboI2t do disjuntor
Nesta caso, o cabo est protegido (I2t
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 34
A frmula (2) deve ser verificada para o comprimento do cabo.Portanto deve-se verificar os valores mximos e mnimos de curto-circuito que podem afetar o cabo.
Obs: Segundo a NBR5410, item 6.3.4.3, devemos determinar osvalores de curto-circuito mnimos do circuito, logo devemos calculartambm as mximas distancias protegidas.
I
2
t K
2
*S
2
2)
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Proteo contra correntes de curto-circuito
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7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 35
Exemplo:
Escolha do disjuntor CB1:
Dados do sistema:
Tenso nominal 400V
Ik = 30 kA
Dados do cabo:
Condutor isolado de cobre PVC
Dist = 150 metros
S = 50 mm2
Iz = 134 A
Vref = 400 VU
I"k LLL = 30.0 kA
T1N 160 TMD160-1600
Seco do cabo: 50 mm2Iz = 134.0 AL = 150 m
L
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Proteo contra correntes de curto-circuito
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 36
Proteo contra curto-circuito no incio do condutor:
T1N160R160 (Icu = 36kA@400V)
I2t (@30kA) = 0,75(kA)2s (ver curvas)
k2S2= 1152. 502= 33,1(kA)2s
Vref = 400 VU
I"k LLL = 30.0 kA
T1N 160 TMD160-1600
Seco do cabo: 50 mm2Iz = 134.0 AL = 150 m
L
O cabo est protegido no comeo da linha contra curto-circuito.
I
2
t K
2
*S
2
0 75 33 1
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Proteo contra correntes de curto-circuito
C
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 37
Proteo contra curto-circuito no final do condutor:
A corrente de curto-circuito mnima no final do condutor
(ksec= 1 e kpar= 1) :
Ikmin = 0,8.U. ksec. kpar = 1,98 kA
1,5..(2L / S)
O ajuste magntico do disjuntor T1N160R160 1600A.
O cabo est portanto totalmente protegido contra curto-circuito.
Vref = 400 VU
I"k LLL = 30.0 kA
T1N 160 TMD160-1600
Seco do cabo: 50 mm2Iz = 134.0 AL = 150 m
L
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Proteo contra correntes de curto-circuito
C it d d NBR5410
-
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 38
Proteo contra curto-circuito mnimo
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Proteo contra correntes de curto-circuito
C it d d NBR5410
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7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 39
Normas tcnicas Especificao
Generalidades
Proteo de condutores
Seletividade
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Programa
C it d d NBR5410
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7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 40
Na ocorrncia de umafalha por sobre corrente,
somente o dispositivomais prximo da falha iratuar deixando o restodo circuito operando.
I>
I>I>I>
400V
400V400V400V
400V
I>
I> I>I>
400V
400V400V0 V
400V
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Seletividade
C it d d NBR5410
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7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
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S D7desliga
ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 41
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Seletividadevrios disjuntores
C it d d NBR5410
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7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
42/52
I
t
I
t
Seletividadeamperimtrica
Seletividadecronometrica
D7 D7D5 D5
E / OU
ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 42
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Seletividade
C it d d NBR5410
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7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
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D1
D2
D3
Seletividade total
I limite
Coincidindo !
D2 e D3desligam
Seletividade parcial
Nocoincidindo
ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 43
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Seletividade amperimtrica
C it d d NBR5410
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7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
44/52
D1
D2
D3
Tempo de desligamento crescentespara a fonte
ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 44
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Seletividade cronomtrica
Conceitos e coordenao segundo NBR5410
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7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 45
Os disjuntores ao lado so consideradostotalmente seletivos de acordo com a tabela :
T5H400R400 PR221 (Icu=70kA)
T4H250R80 TMD (Icu=70kA)
T5H 400 PR221DS-LS/I
T4H250R80 TMDT4H250R100TMD
Porm se aumentarmos o disjuntor ajusante para 100 A a seletividade caipara 50KA, ou seja, acima disso aseletividade no est garantida
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Seletividade Parcial
Conceitos e coordenao segundo NBR5410
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7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
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t
Icc cristapresumida
tc
IccCorrente
presumida
cclimitada
Correntelimitada real
O disjuntor restringe apassagem da energia
o Dispositivos de proteo limitadores garantematuao rpida em condies de curto-circuitode alta magnitude, ocorrendo a abertura total do
contato em um intervalo inferior a meia onda.
o Permite a aplicao de sistemas seletivos maisprecisos no circuito eltrico
o Possibilitam o uso de circuitos em cascata,tambm conhecido por Back-up.
cc
ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 46
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Limitao
Conceitos e coordenao segundo NBR5410
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7/24/2019 DOC Disjuntores Conceitos Dimensionamento NBR5410
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Disjuntor no limitadorFalta de 3 kA, abertura sem limitaoEnergia passante no cabo: 60 kA2s
Disjuntor limitadorFalta de 3 kA, abertura com limitaoEnergia passante no cabo: 7 kA2s !!!
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Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Disjuntores Limitadores
Conceitos e coordenao segundo NBR5410
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 48
Para um disjuntor XT2N160 submetido a um
curto de 20 kA ( eficaz) ovalor de pico ficareduzido de 50 Ka para13,5 kA
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Valor de pico
Conceitos e coordenao segundo NBR5410
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 49
Para um disjuntor XT2N 160submetido a um curto de 20 kA(eficaz) a quantidade de energiapassante de 0,76 x 106A2s
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Energia Passante
Conceitos e coordenao segundo NBR5410
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Tabela de Back-up- relaes tabeladas
- limites de capacidade deinterrupo
Definio de Back-up:
Associao de dois disjuntores onde o disjuntor jusantetm seu poder de interrupo diminudo em funo dodisjuntor montante.
Deve-se a:
- curva de limitao da corrente de curto circuito- ensaios de laboratrio
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Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Back-up
Conceitos e coordenao segundo NBR5410
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ABB GroupMarch 17, 2014 | Slide 51
V=380V
S803SC125
S202C16
=> Icu=50kA
Icc = 50kA
=>Icu=10kA
Conceitos e coordenao segundo NBR5410.Back-up
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