Seleção adequada de cabos elétricos de alimentação.
Seleção adequada de cabos elétricos de alimentação.Data de publicação: 06-04-2022 🕒 9 min de leitura
- Cabos e filamentos elétricos
- Regras para escolher um cabo de alimentação
- Cálculo do diâmetro de cabo necessário
- Seleção de cabos para instalação elétrica – resumo
- Interessa-se por eletrónica? Visite o Tech Master Event
Cabos e filamentos elétricos
A cablagem é um elemento básico e necessário de qualquer instalação elétrica. A seleção adequada do tipo e estrutura dos cabos para a aplicação planeada é ainda mais importante pelo facto de, na grande maioria dos edifícios residenciais, e muitas vezes também nas grandes naves fabris, a instalação elétrica ser instalada na etapa de construção e ser escondida debaixo do gesso nas paredes das divisões. A incorreta seleção do cabo pode provocar o desprendimento da fachada e, em consequência, a sua dispendiosa substituição. Infelizmente, um erro deste tipo também pode ter consequências muito mais graves, como a possibilidade de descarga elétrica ou incêndio do edifício. Dito isto, o que é que precisa de saber antes de escolher um cabo elétrico?
Regras para escolher um cabo de alimentação
O critério básico de seleção de um cabo elétrico deve ser a segurança de utilização. Devido à proteção contra descargas elétricas e curtos-circuitos, os cabos elétricos estão protegidos com uma camada isolante externa. Protegem contra o contacto direto do utilizador com o condutor e, em simultâneo, contra o curto-circuito dos condutores de fase adjacentes. Tanto a destruição mecânica como o sobreaquecimento – e, em consequência, a fusão do isolamento – conduzem, assim, a um perigo imediato. Além disso, a alta temperatura gerada nos cabos utilizados para uma corrente demasiado alta pode provocar um incêndio. Devido às possíveis consequências, o cabo elétrico deve cumprir uma série de condições. Os requisitos da seleção de cabos para a instalação são descritos em pormenor nas normas polacas e europeias, incluindo a norma PN-IEC 60364-5-523:2001, que apresenta as normas para seleção de cabos no que diz respeito à capacidade de carga de corrente a longo prazo.
- Resistência mecânica adequada
Um tema extremamente importante é a finalidade do cabo, bem como o local e método de instalação. Consoante o cabo seja colocado sob o gesso ou sob o solo, ou seja conduzido como uma linha de cabo aéreo, o risco de danos mecânicos muda radicalmente, o que requer a seleção adequada da secção e do material dos condutores.
Por exemplo: os cabos que estão permanentemente instalados e protegidos contra danos (esta solução pode ser encontrada, por exemplo, numa instalação elétrica embutida) devem ser feitos de condutores de cobre com uma secção transversal de 1,5 mm2. No entanto, se forem utilizados condutores de alumínio, a sua secção transversal deve ser de, pelo menos, 2,5 mm2. Para cabos situados ao ar livre sobre isoladores, em que a distância entre os pontos de fixação é superior a 20 m, a secção transversal do filamento de cobre deve ser de 6 mm2, e a do filamento de alumínio deve ser de, pelo menos, 16 mm2. As diretrizes para escolher a secção de condutor adequada encontram-se na norma alemã DIN VDE 0100:2002.
- Resistência a quedas de tensão na instalação
Para o seu correto funcionamento, os dispositivos elétricos requerem uma tensão igual ou com um ligeiro desvio em relação ao valor nominal. Estes valores são regulados pela norma PN-HD 60364-5-52:2011. Segundo as suas diretrizes, para instalações de iluminação de baixa tensão alimentadas a partir de uma rede de distribuição de baixa tensão, o valor da tensão nominal não deve ser inferior a 3%; e para os restantes recetores, inferior a 5%.
Cálculo do diâmetro de cabo necessário
Para calcular a secção de condutor necessária para instalações monofásicas e trifásicas, tendo conhecimento das condições de carga, são utilizadas as fórmulas da tabela seguinte:
| Tipo de instalação | Diâmetro do cabo [mm2] |
|---|---|
| Monofásica |
|
|
|
| Trifásica |
|
|
em que:
IB – corrente de carga [A];l – comprimento de cabo [m];γ – condutividade do material – para cobre: γ=56 m/(Ω∙mm2 ), para alumínio: γ=33 m/(Ω∙mm2);∆U% \– percentagem de queda de tensão na instalação;Un – tensão nominal do recetor [V];P – potência ativa do recetor [W].
Para cabos com secções transversais S < 50 mm2 para cobre, e S < 70 mm2 para alumínio, a queda de tensão percentual ∆U% na instalação é calculada por meio das seguintes fórmulas:
| Tipo de instalação | Queda de tensão percentual [%] |
|---|---|
| Monofásica |
|
| Trifásica |
|
em que:
R – resistência de cabos [Ω] - R=l/(γ∙S)
Se a secção transversal do condutor no cabo for superior aos valores dados anteriormente, a resistência X deve ser tida em conta nas fórmulas (para cabos, o valor é 0,08∙10-3 Ω/m):
| Tipo de instalação | Queda de tensão percentual [%] |
|---|---|
| Monofásica |
|
| Trifásica |
|
- Capacidade para trabalhar em condições de carga a longo prazo com a corrente de projeto e resistência a sobrecargas a curto prazo
Para evitar o sobreaquecimento dos condutores durante a transmissão de eletricidade, o calor gerado deve ser libertado para o meio ambiente de forma contínua. A instalação elétrica está desenhada para um funcionamento contínuo, sob carga a longo prazo. Portanto, para que a corrente de projeto não exceda as capacidades técnicas do cabo, deve ser inferior ao valor da capacidade de condução de corrente a longo prazo para o tipo e a secção transversal do condutor. Esta condição é descrita por meio da seguinte fórmula:
em que:
IZ – carga de corrente admissível a longo prazo de um cabo de um tipo e secção transversal específicos [A];IB – cálculo da corrente de projeto de linha [A].
O valor do parâmetro IZ adotado de acordo com a norma PN-IEC 60364-5-53:2001 ou com as recomendações individuais do fabricante do cabo. Por outro lado, a tabela seguinte apresenta as equações que permitem determinar o valor da corrente de cálculo:
| Tipo de instalação | Cálculo da corrente operacional [A] |
|---|---|
| Monofásica |
|
| Trifásica |
|
em que:
P – potência computacional [W];Un, U – tensão de fase/linha [V];cosφ – fator de potência (supondo 0,95).
As sobrecargas a curto prazo constituem uma ameaça adicional ao funcionamento seguro das instalações. Um condutor que tem de transportar uma carga que excede as suas capacidades técnicas pode ficar danificado, com uma série de consequências indesejáveis. Portanto, deve observar-se a seguinte relação:
e
em que:
I2 – a menor corrente que assegura a proteção contra sobrecorrente [A].
- Eficácia da proteção contra descargas elétricas em caso de curto-circuito – seleção de proteções de cabos
Um fenómeno muito perigoso é o curto-circuito entre os fios ou o curto-circuito com a parte condutora da carcaça ou outro elemento exposto ao toque por parte do utilizador. Tendo em vista o cumprimento da condição de proteção contra descargas elétricas, na etapa de conceção da instalação elétrica, deve ser assegurada uma proteção adequada contra curtos-circuitos. A instalação deve cumprir as seguintes condições:
em que:
UO – valor da tensão nominal de corrente alternada [V];ZS – impedância de loop de falha;Ia – valor mínimo de corrente que provoca a ativação da proteção [A].
em que:
∑R – Soma de resistências;∑X – Soma de reatância.
In – valor de corrente nominal da proteção [A];k – múltiplo da corrente que determina o funcionamento da proteção (determinado a partir do esquema correspondente incluído na norma EN 60898).
Seleção de cabos para instalação elétrica – resumo
Uma instalação elétrica bem feita requer o uso de materiais adequados que cumpram uma série de condições. A seleção de cabos para a instalação é um dos fatores mais importantes que afetam a segurança da sua utilização. Por essa razão, todos os passos necessários devem realizar-se com o maior cuidado, e os materiais utilizados na etapa de montagem devem provir de uma fonte de confiança e cumprir os requisitos aplicáveis.
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