Cálculo de disjuntor termomagnético

Método de cálculo do disjuntor termomagnético

Esta calculadora de disjuntor termomagnético dimensiona o valor nominal necessário a partir da potência da carga para uma alimentação monofásica de 230 V ou trifásica de 400 V. Ela calcula a corrente de operação, seleciona uma corrente nominal padronizada do disjuntor termomagnético e indica uma seção recomendada de cabo de cobre ou alumínio, considerando o fator de potência, o fator de simultaneidade, uma margem de corrente opcional, a temperatura ambiente e o método de instalação.

Valores de referência e recomendações

Potência de projeto da carga

A potência de projeto é determinada a partir da potência ativa total P em kW e do fator de simultaneidade k. Para uma única carga, utiliza-se k = 1. Para um grupo de cargas, estão disponíveis os valores 1, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6 e 0.5. O fator é selecionado pelo usuário e não é reduzido automaticamente de acordo com a quantidade de equipamentos conectados.

Pprojeto = P × k

Um valor de k = 1 significa que 100% da potência instalada é considerada no cálculo. Por exemplo, k = 0.8 significa que a carga simultânea de projeto é considerada como 80% da potência instalada total. Se não for possível estimar de forma confiável a simultaneidade das cargas, utilize k = 1.

Conversão da potência em corrente de operação

A corrente de operação é calculada a partir da potência de projeto, da tensão de alimentação e do fator de potência cosφ. A potência informada em kW é primeiro convertida para watts multiplicando-se por 1000.

Para uma alimentação monofásica de 230 V:

Ioperação = Pprojeto × 1000 / (230 × cosφ)

Para uma alimentação trifásica de 400 V:

Ioperação = Pprojeto × 1000 / (√3 × 400 × cosφ)

O fator de potência considera o aumento da corrente provocado pela componente reativa da carga. A calculadora utiliza cosφ = 1 para cargas resistivas, 0.95 para cargas mistas e 0.8 para motores, bombas e compressores. Quanto menor o cosφ, maior a corrente de operação para a mesma potência ativa.

O cálculo trifásico pressupõe que a carga esteja distribuída uniformemente entre as três fases. A fórmula que contém o fator √3 é válida sob essa condição.

Margem de corrente opcional e seleção do disjuntor

A margem adicional de corrente é informada em porcentagem e, por padrão, é de 0%. Se for definida uma margem r, a corrente de operação é aumentada por essa porcentagem.

Iprojeto = Ioperação × (1 + r / 100)

Com uma margem de 0%, Iprojeto = Ioperação. Essa margem é um valor opcional definido pelo usuário e não um fator fixo obrigatório exigido pela norma.

A corrente nominal do disjuntor termomagnético é selecionada como o menor valor padronizado que não seja inferior à corrente de projeto. A calculadora utiliza a série 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 e 100 A. Por exemplo, uma corrente de projeto de 18.3 A resulta em um disjuntor de 20 A, enquanto 20.1 A resulta em um disjuntor de 25 A.

A margem real do disjuntor mostra a diferença percentual entre a corrente nominal padronizada selecionada e a corrente de projeto:

Margem = (In / Iprojeto - 1) × 100%

Se a corrente de projeto ultrapassar 100 A, a calculadora exibirá >100, pois valores nominais superiores não estão incluídos na série utilizada por esta calculadora.

Seleção da seção do cabo

A seção do cabo é selecionada de acordo com a corrente nominal do disjuntor escolhido, de modo que a capacidade de condução de corrente contínua admissível do cabo não seja inferior à corrente nominal do disjuntor. Para um circuito monofásico, são utilizados valores tabelados para dois condutores carregados. Para um circuito trifásico, são utilizados valores para três condutores carregados.

O cálculo é baseado em cabos com isolação de PVC e temperatura máxima de operação do condutor de 70 °C. Para condutores de cobre, a calculadora verifica as seções padronizadas 1.5, 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185 e 240 mm2. Para condutores de alumínio, verifica 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185 e 240 mm2.

O método de instalação determina a capacidade básica de condução de corrente do cabo. São utilizados os métodos de referência da IEC 60364-5-52: A2 para cabo multipolar em eletroduto dentro de parede termicamente isolada, B2 para cabo multipolar em eletroduto instalado sobre uma parede e C para cabo instalado diretamente sobre uma parede ou em bandeja não perfurada. Se nenhum método de instalação for selecionado, será utilizado o método B2.

Correção pela temperatura ambiente

O fator de correção de temperatura ajusta a capacidade de condução de corrente do cabo em relação à temperatura ambiente de referência de 30 °C. Se a correção de temperatura estiver desativada, utiliza-se kT = 1. Quando ativada, são aplicados os seguintes fatores para isolação de PVC:

• 10 °C ou menos - 1.22
• 15 °C - 1.17
• 20 °C - 1.12
• 25 °C - 1.06
• 30 °C - 1.00
• 35 °C - 0.94
• 40 °C - 0.87
• 45 °C - 0.79
• 50 °C - 0.71
• 55 °C - 0.61
• 60 °C - 0.50

Para temperaturas entre os valores indicados, é utilizado o fator correspondente à próxima temperatura superior. Por exemplo, a 12 °C a calculadora aplica o fator de 15 °C 1.17, enquanto a 31 °C aplica o fator de 35 °C 0.94. Para temperaturas abaixo de 10 °C, utiliza-se o fator 1.22. Acima de 60 °C, nenhuma recomendação de seção do cabo é fornecida.

A capacidade de condução de corrente tabelada necessária é calculada dividindo-se a corrente nominal do disjuntor pelo fator de correção de temperatura:

Itabela = In / kT

Em seguida, a calculadora seleciona a menor seção de cabo cuja corrente admissível tabelada não seja inferior a Itabela, considerando o material do condutor, o número de condutores carregados e o método de instalação. Assim, uma temperatura ambiente mais elevada ou um método de instalação menos favorável pode exigir uma seção de cabo maior mesmo quando a corrente nominal do disjuntor termomagnético permanece inalterada.

Normas europeias utilizadas como referência

IEC 60364-5-52 e HD 60364-5-52 - Instalações elétricas de baixa tensão. Parte 5-52: Seleção e montagem de equipamentos elétricos. Sistemas de fiação. Esses documentos fornecem os princípios utilizados para determinar a capacidade de condução de corrente dos condutores, os métodos de instalação de referência A2, B2 e C e os fatores de correção de temperatura para isolação de PVC.

IEC 60364-4-43 e HD 60364-4-43 - Instalações elétricas de baixa tensão. Parte 4-43: Proteção para garantir a segurança. Proteção contra sobrecorrentes. A seleção do dispositivo de proteção segue o princípio geral de coordenação entre a corrente de projeto, a corrente nominal do disjuntor e a corrente admissível do cabo.

IB ≤ In ≤ Iz

EN 60898-1 - Acessórios elétricos. Disjuntores para proteção contra sobrecorrentes em instalações domésticas e similares. Disjuntores para operação em corrente alternada. Esta norma se aplica a disjuntores utilizados para proteção contra sobrecorrentes da fiação em instalações domésticas e similares.

FAQs

Por que a calculadora seleciona um disjuntor de 20 A quando a corrente calculada é de 18 A?

As correntes nominais dos disjuntores termomagnéticos são selecionadas a partir de uma série padronizada, e não existe um disjuntor de 18 A na série utilizada pela calculadora. Por isso, é selecionado o próximo valor padrão que não seja inferior à corrente de projeto, fazendo com que um resultado de 18 A leve a um disjuntor de 20 A.

Como escolher o fator de simultaneidade para um grupo de cargas?

Se todas as cargas conectadas puderem funcionar ao mesmo tempo, utilize k = 1. Os valores 0.9, 0.8, 0.7, 0.6 ou 0.5 devem ser utilizados somente quando for razoável esperar que a carga simultânea seja inferior à potência instalada total.

Por que a corrente trifásica é menor para a mesma potência de carga?

Em um sistema trifásico equilibrado, a potência total é distribuída entre três fases e a fórmula inclui o fator √3. Portanto, para a mesma potência total de carga, a corrente em um sistema trifásico de 400 V é menor do que em um sistema monofásico de 230 V.

Por que a seção de cabo recomendada muda com a temperatura ou o método de instalação?

A corrente contínua admissível de um cabo depende da eficiência com que ele consegue dissipar calor. Uma temperatura ambiente mais elevada e condições de instalação com menor dissipação térmica reduzem a capacidade de condução de corrente do cabo, portanto pode ser necessária uma seção maior para a mesma corrente nominal do disjuntor termomagnético.

O que mostra a margem real do disjuntor termomagnético?

É a diferença percentual entre a corrente nominal padronizada selecionada do disjuntor e a corrente de projeto calculada. Esse valor mostra quanto a corrente nominal padrão escolhida supera a carga efetivamente calculada. Por exemplo, a diferença entre 18.3 A e um disjuntor de 20 A é relativamente pequena, enquanto a diferença entre 20.1 A e um disjuntor de 25 A é consideravelmente maior.