CENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS UNILESTEMGDEPARTAMENTO DE CINCIAS EXATASCurso de Engenharia Eltrica
FABIANA ALVESHELDER NEIVERSONREGINELLI GIARDINI BRANGIONIRENACIO CASTRO
PROJETO DE INSTALAO ELTRICA
Coronel Fabriciano MG20131- A PLANTA
Especificaes do Projeto:Tenso secundria: 380 Y / 220 V;Frequncia: 60 Hz;Temperatura ambiente para os motores M3 e M4: 40C;Os cabos dos circuitos terminais so de cobre com isolao de PVC/70C 0,6/1kV;Os cabos dos circuitos de distribuio do de XLPE/90C 0,6/1kV;Todos os motores so trifsicos, IV plos, 1800 rpm;Tempo de partida dos motores M3 e M4: 8 s;Tempo de atuao das protees em todos circuitos considerado igual a 500ms.
O QDL1 alimenta a carga de iluminao do galpo que tem fator de potncia igual a 0,95 e opera durante 24 horas. A carga possui o seguinte valor:
Carga entre A-N: 15 kVA;Carga entre B-N: 16 kVA;Carga entre C-N: 17 kVA;Total:48 kV.
O fator de potncia mdio da carga do QDL2 0,8.
2- DEMANDA DA PLANTA
2.1- TRANSFORMADOR
O transformador o equipamento responsvel pela adequao do nvel de tenso. Aps a gerao de energia os transformadores trifsicos so utilizados para elevar a tenso nos pontos iniciais das linhas de transmisso com a subsequente utilizao para a reduo das tenses para distribuio e utilizao final da energia eltrica trifsica.Com base nos valores dos fatores de projeto e do clculo da demanda do motor (Dm), valores do QDL1 e QDL2, e posteriormente do QGF, possvel identificar a potncia do transformador para atender a demanda da instalao.A potncia demandada em circuitos de motores eltricos:
Onde: = demanda solicitada de rede de energia em [kVA] potncia nominal do motor, em [cv]; fator de utilizao do motor;fator de servio;rendimento do motor; = fator de potncia.
Para realizao dos clculos da demanda em circuitos de motores eltricos foram utilizadas tabelas para determinar o fator de utilizao do motor, fator de servio, rendimento do motor e fator de potncia.
Tabela 01: Fator de utilizao
Tabela 02: Caractersticas eltricas de motores assncronos com rotor em curto 4 plos
A partir da tabela 02 foi possvel obter os valores do rendimento, fator de servio, fator de potncia dos motores M1, M2, M3 e M4. A tabela 03 demonstra os resultados da demanda de cada motor aps a realizao dos clculos.
Motor 01: 30 cv
Motor 02: 60 cv
Motor 03 e 04: 150 cv
Tabela 03: Demanda dos motoresMotoresPn (CV)FumFSFPDM (kVA)
M1300,8501,1500,9300,8427,628
M2600,8701,1500,9390,8654,712
M31500,8701,1500,9510,86135,054
M41500,8701,1500,9510,86135,054
A demanda do CCM obtida a partir do somatrio da demanda dos motores, conforme frmula abaixo:
Tabela 04: Valor total do CCM:
MotoresS (kVA)P (kW)Q(kVAr)
M127,62823,20814,991
M254,71247,05227,919
M3135,054116,14668,917
M4135,054186,40668,917
Total217,377186,406111,827
O valor total da potncia aparente dada por: , onde, P a potncia ativa e Q reativa.De acordo com as especificaes do projeto o motor M4 reserva do motor M4, ou seja, M4 entra em operao apenas quando M3 parar de funcionar.
Demanda do QDL1:
O QDL1 referente a carga de iluminao do galpo industrial e tem o fator de potncia igual a 0,95 e constituda por lmpadas de descarga com reator eletrnico e opera 24horas por dia.
Tabela 05: Potncia total do QDL1CargasS (kVA)P (kW)Q (kVAr)FP
A15,00014,2504,6840,95
B16,00015,2004,9960,95
C17,00016,1505,3080,95
Total48,00045,60014,9880,95
Demanda do QDL2:
O QDL2 referente s dependncias administrativas e o fator de potncia mdio da carga dos aparelhos, de acordo com especificaes do projeto, de 0,8.
Tabela 06: Potncia total do QDL2CargasS (kVA)P (kW)Q (kVAr)FP
A21,62517,3012,9750,80
B16,00012,809,6000,80
C18,62514,9011,1750,80
Total56,25045,0033,7500,80
Demanda do QGF:
O valor do QGF calculado calculado com base no somatrio dos .
Tabela 07: Potncia total do QGFS (kVA)P (kW)Q (kVAr)FP
CCM217,377186,406111,8270,858
QDL148,00045,6014,9880,95
QDL256,25045,0033,7500,80
Total320,178277,006160,5650,865
A potncia do transformador deve ser maior que a potncia total demandada pelo planta industrial. Portanto, se a potncia total foi de 320,178 kVA, o transformador dever ter uma potncia de 500kVA, de acordo com valores comerciais.
TRANSFORMADOR = 500kVA
3- BANCO DE CAPACITOR
Bancos de capacitores so conjuntos de capacitores, que tm como principal funo a compensao reativa capacitiva, compensando o fator de potncia, e melhorando alguns aspectos no sistema, como aumentar a tenso nos terminais da carga, reduzir as perdas na transmisso, entre outros.Para calcular a potncia do banco de capacitor foi necessrio encontrar o valor do fator de potncia.
Porm, se faz necessrio a correo do fator de potncia para 0,92 que um valor aceitvel pela concessionria de energia eltrica. Os clculos abaixo foram realizados para determinao do banco de capacitor.
Tabela 08: Novos valores das potncias e do banco de capacitoresNovo FPNova Potncia aparente SNova Potncia reativaQPotncia do Banco de Capacitor - Qc
0,92301,93 (kVA)118,002 (kVar)42,685 (kVar)
Sendo assim, o valor da potncia do banco de capacitores escolhido para o projeto foi de 50kVA, de acordo com valores comerciais.
BANCO DE CAPACITOR = 50kVA
4- SEES DOS CONDUTORES
Para dimensionar os condutores foram utilizados trs critrio, sendo eles: Ampacidade, Queda de tenso e de Curto-circuito.
Critrio de Ampacidade:
Onde: = corrente corrigida; = corrente nominal em plena carga; = fator de agrupamento; = fator de correo de temperatura.De acordo com de cobre com isolao especificaes do projeto, os cabos dos circuitos terminais so de PVC/70 - 0,6/1kV e os cabos dos circuitos de distribuio so de XLPE/90 - 0,6/1kV.
Motor 01: 30cv Critrio de Ampacidade
= 41,976 A = 1 = 1
A partir da tabela 09 possvel determinar a seo correspondente do condutor:
Seo correspondente = 10mm2
Critrio de Queda de Tenso: permitida uma queda de tenso de 2%
Onde: = queda de tenso durante operao normal em %; = para cargas AC trifsicos; = corrente nominal; = comprimento do circuito; = Resistncia do cabo selecionado; = Reatncia do cabo selecionado; = nmero de condutores por fase; = tenso nominal.
O valor da queda de tenso durante operao normal deve ser inferior 2%. Portanto o valor de est dentro do limite estabelecido.
Onde: = queda de tenso durante a partida em %;na partida = 0,35
O valor da queda de tenso durante a partida deve ser inferior 10%. Portanto o valor de est dentro do limite estabelecido.Os valores da resistncia e da reatncia foram retirados da tabela 10 e o valor da corrente de partida foi retirado da tabela 02 da relao de corrente nominal pela corrente de partida.
Tabela 10: Valores de R e X para os cabos de PVC
Seo correspondente = 10mm2
Critrio de curto-circuito:
Onde: = tempo de eliminao do defeito (curto-circuito); = Corrente simtrica de curto-circuito;
Sendo: = 115 para condutores com isolao de PVC = 143 para condutores com isolao de EPR/XLPE
(condutor unipolar, isolao PVC/70 - 0,6/kV). (condutor de proteo)Referncia D: cabos unipolares em eletroduto enterrado ou em canaleta no ventilada.
Motor 02: 60cv
Critrio de Ampacidade
= 83,126 A = 1 = 1
Critrio de Queda de Tenso: permitida uma queda de tenso de 2%
A queda de tenso permitida na partida dos motores de 10%.
Critrio de curto-circuito:
(condutor unipolar, isolao PVC/70 - 0,6/kV). (condutor de proteo)Referncia B1: condutores isolados ou cabos unipolares em canaleta fechada embutida no piso.
Os motores de 150cv esto em um setor onde a temperatura de 40C, portanto deve-se corrigir a temperatura com base na tabela abaixo:
Tabela 11: Fatores de correo para temperaturas ambientes diferentes de 30C para linhas no-subterrneas e de 20C (temperatura do solo) para linhas subterrneas.
Motor 03: 150cv
Critrio de Ampacidade
= 205,193 A = 1 = 0,87
Critrio de Queda de Tenso: permitida uma queda de tenso de 2%
A queda de tenso permitida na partida dos motores de 10%.
Critrio de curto-circuito:
(condutor unipolar, isolao PVC/70 - 0,6/kV). (condutor de proteo)Referncia B1: condutores isolados ou cabos unipolares em canaleta fechada embutida no piso.
Motor 04: 150cv
Critrio de Ampacidade
= 205,193 A = 1 = 0,87
Critrio de Queda de Tenso: : permitida uma queda de tenso de 2%
A queda de tenso permitida na partida dos motores de 10%:
Critrio de curto-circuito:
(condutor unipolar, isolao PVC/70 - 0,6/kV). (condutor de proteo)Referncia B1: condutores isolados ou cabos unipolares em canaleta fechada embutida no piso.
CCM (Centro de Controle de Motores): 217,377 kVA
Critrio de Ampacidade
= A = 0,8 = 1
Critrio de Queda de Tenso: permitido uma queda de tenso de at 3%.
A corrente nominal deve ser considerado a relao Ip/In do motor mais potente de acordo com a Tabela 02, multiplicada pela corrente nominal do motor. Considera-se tambm a soma das correntes nominais dos demais motores.
A queda de tenso permitida na partida dos motores de 10%.
Critrio de curto-circuito:
(condutor unipolar, isolao XLPE/90 - 0,6/kV). (condutor de proteo)Referncia D: cabos unipolares em eletroduto enterrado ou em canaleta no ventilada.
QDL1: 48kVA
Critrio de Ampacidade:
Como o QDL1 possui cargas diferentes para cada fase, no clculo da corrente nominal usa-se a fase mais carregada que : C-N = 17 kVA.
= 0,8 = 1
Critrio de Queda de tenso: permitida uma queda de tenso de 3%.
Critrio de curto-circuito:Tempo de atuao da proteo: 100ms
(condutor unipolar, isolao XLPE/90 - 0,6/kV).S = 1#25 Condutor Neutro (condutor de proteo)Referncia D: cabos unipolares em eletroduto enterrado ou em canaleta no ventilada.
QDL2: 56,250 kVA
Critrio de Ampacidade:
Como o QDL2 tambm possui cargas diferentes para cada fase, no clculo da corrente nominal usa-se a fase mais carregada que a fase A 17,3 kW.
= 1 = 1
Critrio de Queda de tenso: permitida uma queda de tenso 3%.
Critrio de curto-circuito:Tempo de atuao da proteo: 100ms
(condutor unipolar, isolao XLPE/90 - 0,6/kV).S = 1#25 Condutor Neutro (condutor de proteo)Referncia B1: condutores isolados ou cabos unipolares em canaleta fechada embutida no piso.
Banco de Capacitores: 42,685 kVA
A corrente nominal deve ser multiplicada pela constante 1,35.
Critrio de Ampacidade:
Critrio de queda de tenso:
= 0
Critrio de curto-circuito:Tempo de atuao da proteo: 100ms
(condutor unipolar, isolao XLPE/90 - 0,6/kV). (condutor de proteo)Referncia D: cabos unipolares em eletroduto enterrado ou em canaleta no ventilada.
QGF: 500kVA
Critrio de queda de tenso: permitida uma queda de 1%
Critrio de curto-circuito:
Tempo de atuao da proteo: 100ms
(condutor unipolar, isolao XLPE/90 - 0,6/kV). (condutor de proteo)Referncia D: cabos unipolares em eletroduto enterrado ou em canaleta no ventilada.
5- DIMENSES DAS CANALETAS E DOS ELETRODUTOS
4.1- Dimensionamento de barramentos 4.1.1- Capacidade de corrente4.1.2- Esforos eletrodinmicos devido a corrente de curto-circuito
4.2- Dimensionamento de eletrodutos
6- DISJUNTORES E FISVEIS DE BAIXA TENSO
Os dispositivos eltricos utilizados normalmente em baixa tenso podem ser classificados como: de seccionamento e de proteo.
Dispositivos de seccionamento: comutadoras, seccionadoras, interruptores e contatores. Dispositivos de proteo: proteo contra sobrecargas (rels trmicos, termistores) e proteo contra curto-circuito (fusvel, rel eletromagntico). Esses dispositivos podem ser aplicados isoladamente ou em conjunto.
5.1- FusveisOs fusveis so dispositivos de proteo mais tradicionais na alimentao de diversas cargas, tendo como principal funo a proteo contra curto-circuito de sistemas eltricos, atuando tambm como limitadores da corrente de curto-circuito.
5.2- DisjuntoresOs disjuntores so dispositivos de proteo de circuito mais comuns em baixa tenso. Na maioria das aplicaes so termomagnticos, equipados com disparo trmico (proteo conta sobrecarga caracterstica de longa durao) e disparo eletromagntico (proteo contra curto-circuito caracterstica instantnea).
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