curva de daños de conductores

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

DEPARTAMENTO DE CONVERSIÓN Y TRANSPORTE DE ENERGÍA

SISTEMAS DE PROTECCIÓN I ( CT-4222 )

GUÍA DE PROBLEMAS SOBRE

PROTECCIÓN DE SISTEMAS EN BAJA TENSIÓN

AUTOR: PROF. ELMER SORRENTINO

Sartenejas, Venezuela, Septiembre 1999

CONTENIDO

A.- Calentamiento de conductores. B.- Fusión de fusibles.

C.- Esquemas de control para arrancadores.

D.- Graficación de curvas tiempo-corriente.

E.- Protección de circuitos simples.

F.- Coordinación de protecciónes en sistemas de baja tensión.

A.- CALENTAMIENTO DE CONDUCTORES A1.- A partir de la ecuación de calentamiento de conductores: a) Determine la ecuación de la temperatura de un conductor en función del tiempo cuando por el conductor circula una corriente de magnitud constante. b) Determine el tiempo que demorará un conductor en dañarse cuando por el conductor circula una corrriente de magnitud constante y la temperatura inicial es la temperatura nominal. A2.- Ubique en la tabla de capacidad amperimétrica de conductores al conductor de aluminio, calibre AWG #2, con aislación tipo THW, instalado en ductos. Para las mismas condiciones de instalación indicadas en la tabla, estime la corriente mínima de daño, suponiendo que la temperatura de daño es 150 °C. A3.- Suponiendo las mismas condiciones de instalación indicadas en la tabla de capacidad amperimétrica de conductores: ¿Qué temperatura alcanza en régimen estable un conductor de cobre, calibre AWG #2, aislación tipoTHW, instalado en ductos, si se sobrecarga en un 10%?, ¿Y si la sobrecarga es del 20%? A4.- Calcule un valor estimado para la constante de tiempo asociada al calentamiento de un conductor de cobre, calibre 1/0, aislación tipo THW, instalado en ductos, cuando por él circula la corriente nominal. A5.- El valor de la constante de tiempo asociada al calentamiento de conductores, cuando por ellos circula una corriente constante, depende de la magnitud de la corriente. A partir de cierto valor de corriente la constante de tiempo es un valor negativo (¡!). ¿Cuál es la causa de ello?. A6.- Ubique en las curvas de daño de conductores de cobre, con aislación termoplástica tipo THW, la fórmula utilizada para dichas curvas ¿Según dicha fórmula, cuánto tiempo demoraría en dañarse un conductor calibre AWG #6 para un valor de corriente igual a la nominal? Efectúe sus comentarios al respecto. A7.- Determine el valor I2 t de daño para una barra de cobre aislada, de sección 5mm x 70mm, suponiendo que la temperatura de daño es 150 °C, la temperatura nominal es 60 °C, y la temperatura ambiente es 25 °C. ¿Qué tiempo le tomaría a la barra alcanzar su temperatura de daño si por ella circula una corriente de 30 kA? No considere la trasferencia de calor al ambiente. A8.- Halle el valor de I2 t de daño para un conductor de cobre, calibre 500 MCM, aislación tipo THW, a partir de la fórmula indicada en la curva de daño de conductores y compárela con el valor que se obtiene a partir de la ecuación de calentamiento de conductores sin considerar la transferencia de calor al ambiente. Exponga sus conclusiones. A9.- Para un conductor de aluminio, con aislamiento tipo THW, calibre 4/0, instalado en ductos, dibuje las curvas de daño a partir de la ecuación de calentamiento de conductores, sin considerar la trasferencia de calor al ambiente y considerando dicho fenómeno; comparélas y exponga sus conclusiones al respecto.

A10.- Las barras de cobre de un tablero tienen sección rectangular de 5mm x 15 mm y su temperatura nominal de operación es 60°C. Suponga que la constante de transferencia de calor al ambiente (h) es 10 [W/(m2 °K)] y la temperatura ambiente es 35°C. a) Estime la corriente nominal de dichas barras. b) Después de estar durante muchísimo tiempo con corriente nominal, ocurre un cortocircuito que hace circular 50 kA por esas barras, el cual es despejado en 0.1 segundos ¿Cuál es la temperatura máxima que alcanzan las barras? Nota: En la parte b no tome en consideración la transferencia de calor al ambiente. A11.- Las barras de cobre de un tablero de distribución en baja tensión tienen una Capacidad de Cortocircuito de 65 kA (a un segundo) y su temperatura nominal de operación es 60°C. a) Estime la corriente que soporta térmicamente dicha barra durante 0.5 segundos. b) ¿Se podría asegurar que el valor calculado en la parte a es el punto de daño de la barra a 0.5 segundos? Justifique su respuesta. Nota: No tome en consideración la transferencia de calor al ambiente. A12.- A una barra tubular de aluminio se le midió una temperatura estable de operación de 45°C, cuando por ella circulaba 700 A y la temperatura ambiente era 30°C. Si se desea que la barra opere a una temperatura nominal de 60°C cuando la temperatura ambiente máxima es 40°C, a) Estime el valor de la corriente nominal. b) Estime la corriente de cortocircuito que puede soportar térmicamente la barra durante 1 segundo para que la temperatura no pase de 120°C. Dimensiones del “tubo”: Diámetro interno = 5 cm; Diámetro externo = 6 cm. Nota: Suponga que es aplicable la ecuación de calentamiento de conductores en estudio. A13.- Se probó un conductor fabricado con un material de aleación desconocida y se obtuvo: a) Estando inicialmente a temperatura ambiente, se inyectó 400 A; a los 150 segundos su temperatura era 40 °C, y finalmente la temperatura estabilizó a 60 °C. b) Estando en la condición estable descrita, se interrumpió la corriente; a los 150 segundos su temperatura era 25 °C. Estime el valor de temperatura a la cual estabilizará si se le inyecta 500 A. Nota: Temperatura ambiente igual a 10 °C. A14.- Se probó un conductor fabricado con un material de aleación desconocida y se obtuvo: a) Al inyectarle 100 A, la temperatura estabilizó a 35 °C. b) Al inyectarle 190 A, la temperatura estabilizó a 50 °C. Estime el valor de corriente necesario para que la temperatura de estabilización sea 75°C. Nota: Temperatura ambiente igual a 30 °C.

B.- FUSIÓN DE FUSIBLES B1.- Calcule el diámetro que debe tener un filamento de cobre para que su corriente mínima de fusión sea igual a 15 A, asumiendo que la constante de transferencia de calor al ambiente (h) es 20 [ W/ (m2 °K)]. Dibuje la curva tiempo-corriente de los tiempos mínimos de fusión para el filamento, utilizando papel con escala bilogarítmica (log-log). Dibuje, además, la curva aproximada de fusión (I2 t = constante) del filamento sobre la gráfica anterior; se recomienda emplear distintos colores. En ambos casos, considere que la temperatura inicial es la temperatura ambiente y que ésta es 25 °C. B2.- Calcule la corriente mínima de fusión en un filamento de cobre cuya sección es 0,5mm2. A partir de la temperatura ambiente (30°C), calcule el tiempo que demoraría en alcanzar su temperatura de fusión para una corriente igual a 250 A. Nota: Asuma que la constante de transferencia de calor al ambiente (h) es 15 [ W/ (m2 °K)]. B3.- En un filamento fusible de cobre de 1mm de diámetro cuya corriente nominal es igual a 8A, calcule el tiempo que demora en alcanzar su temperatura de fusión ante una corriente de 100 A si el fusible está previamente cargado a su corriente nominal. Asuma que la constante de transferencia de calor al ambiente (h) es 20 [ W/ (m2 °K)]. B4.- Compare las características tiempo-corriente, para los tiempos mínimos de fusión, de dos filamentos del mismo material con áreas iguales; uno tiene sección circular y el otro sección rectangular con relación de lados 2:1. Asuma que las constantes de tranferencia de calor al ambiente (h) son idénticas. B5.- Se desea construir fusibles de cobre cuya temperatura nominal sea 60 °C para una temperatura ambiente de 25 °C ¿Cúal debe ser la corriente mínima de fusión para un fusible cuya corriente nominal sea 20 A? B6.- Si se utiliza como criterio de diseño que la corriente mínima de fusión de un filamento fusible de plata sea el 125% de la corriente nominal, con temperatura ambiente igual a 25°C: a) ¿Qué temperatura alcanza el filamento en condiciones nominales ?. b) En esas condiciones, indique el diámetro que debe tener un filamento fusible de plata para que su corriente nominal sea 20 A. c) Calcule las diferencias porcentuales en los tiempos mínimos de fusión si el fusible está previamente cargado con su corriente nominal o si está a temperatura ambiente, para corrientes de falla iguales a 50 A, 100 A, 200 A y 400 A. B7.- Un individuo pretende proteger un circuito constituido por un conductor de cobre, con aislación tipo THW, calibre # 6, mediante un fusible de plomo de 6mm de diámetro. Si el nivel de cortocircuito es 6 KA, la temperatura ambiente es 25 °C, la constante de transferencia de calor al ambiente (h) es 400 [ W/ (m2 °K)] y la temperatura de daño del conductor es 150 °C, ¿Ud. considera que la protección es adecuada? Justifique su respuesta. Nota: Suponga que el fusible tiene suficiente capacidad de interrupción y que su tiempo máximo de despeje es 2 veces el tiempo mínimo de fusión.

B8.- Diseñe un fusible de plomo y otro de cobre, para proteger un aparato de aire acondicionado con las suficientes características: In= 15A; Iarr= 80A, tarr= 5 seg. Asuma que la constante de transferencia de calor al ambiente (h) es 30 [ W/ (m2 °K)] ¿Cúal de los dos fusibles colocaría Usted, el de plomo o el de cobre?. Nota: Suponga que el fusible tiene suficiente capacidad de interrupción y que su tiempo máximo de despeje es 2 veces el tiempo mínimo de fusión. B9.- A Ud. se le ha encargado determinar las dimensiones de un filamento fusible con sección transversal rectangular para que su curva tiempo-corriente de fusión sea idéntica a la de otro filamento del mismo material cuya sección es circular y tiene un radio de 2 mm. ¿Cuál es su respuesta? Nota: Considere que ambos filamentos tienen igual constante de transferencia de calor al ambiente (h). B10.- Un conductor de aluminio, calibre #6, con aislación tipo THW, instalado en ductos, está alimentado desde una barra de distribución cuyo nivel de cortocircuito es 70 kA. Indique si un fusible de 32 A, tipo NH, es capaz de proteger adecuadamente al conductor. B11.- Indique las dimensiones que debe tener un filamento fusible de aluminio, con sección cuadrada, para que su corriente nominal sea 80A y su corriente mínima de fusión sea 160A. Suponga que la constante de transferencia de calor al ambiente (h) es 15 [ W/ (m2 °K)], y la temperatura ambiente es igual a 30 °C.

C.- ESQUEMAS DE CONTROL PARA ARRANCADORES C1.- ¿Por qué no es conveniente que los sensores de los relés térmicos estén “fuera de la delta” en un arrancador estrella-triángulo? C2.- En el siguiente esquema de arranque mediante autotransformador existe el riesgo de la ocurrencia de un cortocircuito durante la conmutación. Indique las causas, las posibles consecuencias, y la corrección necesaria en el circuito de control.

R S T

M3φ

U V W

C1L1

L2

RT C2

RT

C1F2

C1PA

PP

F1

C2

CN

CN

RT

C3.- Diseñe el esquema de control para que un motor accione la puerta de un estacionamiento para vehículos considerando: a) la activación debe iniciar la apertura de la puerta, mantenerla 20 segundos abierta, y comandar automáticamente el cierre de la misma; b) debe haber tres formas de activación del sistema (llave interna, llave externa, accionador inalámbrico) y cualquiera de ellas puede activar indistintamente el sistema; c) si se activa el sistema mientras la puerta está cerrándose, el control debe detener el motor durante 3 segundos y reiniciar la acción de apertura de la puerta; d) debe haber relés sensores del tipo fin de carrera, con contactos que indiquen si la puerta está plenamente abierta o plenamente cerrada; e) debe existir un selector maestro del tipo encendido/apagado para desactivar el circuito de control durante el mantenimiento del sistema. Notas: -Suponga que el motor es trifásico (para cambiar el sentido de giro debe ser alimentado con dos fases intercambiadas de posición). -Utilice la siguiente simbología, indicando cuándo el contacto está abierto o cerrado:

FC

Contacto comandado por llaveContacto por accionador inalámbrico Contacto tipo fin de carrera

C4.- El esquema de control de la figura pretendía comandar un motor para que se detuviera automáticamente cuatro minutos después de haber sido energizado manualmente; los equipos de control estaban especificados a la tensión línea-línea del sistema y el relé temporizado estaba ajustado a cuatro minutos. Utilizando ese esquema, el motor no se detenía ( ! ¡ ); sin embargo, un técnico alimentó el sistema de control entre fase y neutro indicando que “así evitaría problemas de retorno”… ! y funcionó !… Explique lo ocurrido e indique los cambios necesarios para que el sistema funcione adecuadamente alimentando el circuito de control con la tensión línea-línea.

R S T

M3φ

U V W

CPA

CPP

L1

L2

F1

CF2

RT

RT

D.- GRAFICACIÓN DE CURVAS TIEMPO-CORRIENTE D1.- A partir de la información contenida en las curvas de daño de conductores suministradas, dibuje la curva tiempo-corriente que representa el daño de los siguientes conductores. Conductor Aislamiento Calibre Cobre THW # 12 Cobre THW # 2 Cobre THW 2/0 Cobre THW 1000 MCM Aluminio THW # 12 Aluminio THW # 8 Aluminio THW 250 MCM D2.- A partir de la información contenida en las curvas de daño de conductores suministradas, suponga que los conductores con aislamiento tipo TW también tienen una temperatura máxima admisible durante cortocircuitos igual a 150 ºC, y dibuje la curva tiempo-corriente que representa el daño de los siguientes conductores: a) de cobre, calibre 4/0, aislación tipo THW; b) de cobre, calibre 4/0, aislación tipo TW. D3.- Dibuje la curvas curvas de tiempos mínimos de fusión y tiempos máximos de despeje para un fusible de 60 A con curva tiempo-corriente similar a la suministrada para el fusible tipo K-5. Dibuje, con línea punteada, la curva tiempo-corriente que considera el precalentamiento. D4.- Dibuje la curvas curvas de tiempos mínimos de fusión y tiempos máximos de despeje para un fusible de 500 A con curva tiempo-corriente similar a la suministrada para el fusible tipo NH. Dibuje, con línea punteada, la curva tiempo-corriente que considera el precalentamiento. D5.- Dibuje la curva de un interruptor termomagnético de 30 A con curva tiempo-corriente similar a la suministrada para el interruptor tipo Quicklag (QPH) y analice la protección que brindaría el interruptor a un conductor de las siguientes características: a) de cobre, calibre # 10, aislación tipo THW; b) de cobre, calibre # 10, aislación tipo THW. D6.- Dibuje la curva de un interruptor con curva tiempo-corriente similar a la suministrada para el interruptor tipo DS, suponiendo que su sensor es de 600 A, y tiene los siguientes ajustes: -Retardo Largo de Tiempo: Io= 0.8x t= 20 seg. -Retardo Corto de Tiempo: Io= 5x t= 0,33 seg. -Instantáneo: Io= 10x D7.- Dibuje el gráfico tiempo-corriente de un interruptor de potencia con curva tiempo-corriente similar a la suministrada para el interruptor tipo AK, y con los siguientes ajustes: -Retardo Largo de Tiempo: 600 A Curva 1B -Retardo Corto de Tiempo: 3000A Curva 2A -Instantáneo: 7200 A Suponga que el tiempo máximo de operación del instantáneo es 0,04 seg, con una tolerancia de ±10% para el valor de la corriente umbral.

D8.- Dibuje el gráfico de un interruptor termomagnético de 80 A con curva tiempo-corriente similar a la suministrada para el interruptor tipo EB. En la misma hoja de papel logarítmico dibuje el gráfico de un interruptor tipo DS con los ajustes indicados en el problema D6. D9.- Dibuje el gráfico de un interruptor termomagnético de 80 A con curva tiempo-corriente similar a la suministrada para el interruptor tipo Quicklag (QPH). En la misma hoja dibuje el gráfico de un interruptor tipo AK con los ajustes indicados en el problema D7. D10.- Para el sistema mostrado en la figura, calcule la corriente de cortocircuito trifásico en las barras de baja tensión. Dibuje las características del interruptor, la curva de daño del transformador y la característica de operación del fusible (todas referidas al lado de baja tensión). Anote sus comentarios al respecto.

Ncc 3 = 5 kAX / R = 4 12.47 kV / 208 V

3 x 100 kVA, Z = 4%

φ

12 T

Nota: Los ajustes del interruptor de baja tensión (tipo DS, sensor de 1200 A ) son: a) Retardo Largo de Tiempo: 0.9x, 8 seg; b) Retardo Corto de Tiempo: 5x, 0.18 seg; c) Sin instantáneo. D11.- Para el sistema mostrado en la figura, calcule la corriente de cortocircuito trifásico en las barras de baja tensión. Dibuje las características del interruptor, la curva de daño del transformador y la característica de operación del fusible (todas referidas al lado de baja tensión). Anote sus comentarios al respecto.

Ncc 3 = 5 kAX / R = 4 12.47 kV / 208 V

3 x 100 kVA, Z = 4%

φ

12 T

Nota: Los ajustes del interruptor de baja tensión (tipo DS, sensor de 1200 A ) son: a) Retardo Largo de Tiempo: 0.9x, 8 seg; b) Retardo Corto de Tiempo: 5x, 0.18 seg; c) Sin instantáneo. D12.- Dibuje la curva de daño de un transformador de 2000 kVA, 13.8 kV ∆ / 208 V - 120 V yn, Z = 6%, referida al lado de baja tensión. Nota: Recuerde considerar la restricción por esfuerzos mecánicos debido a la capacidad del transformador.

E.- PROTECCIÓN DE CIRCUITOS SIMPLES E1.- En el sistema de la figura, el calibre del conductor indicado es el mínimo admisible por caída de tensión. a) Especifique la corriente de ajuste del térmico y la corriente nominal del fusible si éste es del tipo K-5; b) Especifique la corriente de ajuste del térmico y la corriente nominal del fusible si éste es del tipo NH.

Arrancador a plena tensión

THW, Cu, #2 M3Φ

480 V50 HP60 A

Ncc = 70 kA @ 480 V

(en ductos)

E2.- En el sistema de la figura, el calibre del conductor indicado es el mínimo admisible por caída de tensión. a) Especifique la corriente de ajuste del térmico y la corriente nominal del interruptor termomagnético si éste tiene una curva tiempo-corriente similar a la suministrada para el tipo Quicklag (QPH); b) Especifique la corriente de ajuste del térmico y la corriente nominal del interruptor termomagnético si éste tiene una curva tiempo-corriente similar a la suministrada para el tipo EB; c) Especifique la corriente de ajuste del térmico y la corriente nominal del interruptor termomagnético si éste tiene una curva tiempo-corriente similar a la suministrada para el tipo AK.

THW, Cu, #2 M3Φ

480 V50 HP60 A

Ncc = 10 kA @ 480 V Arrancador Y -∆

(en ductos)

E3.- En el sistema de la figura, se decidió utilizar dos conductores por fase y el calibre del conductor indicado es el mínimo admisible por caída de tensión. Especifique la corriente de ajuste del térmico y la corriente nominal del fusible si éste es del tipo K-5 (un fusible por fase).

THW, Cu, #4, en ductos M3Φ

208 V34 HP95 A


(2 cond. / fase)Tarr = 7 seg.

E4.- En el sistema de la figura, el calibre del conductor indicado es el mínimo admisible por caída de tensión, el térmico debe estar ajustado a 20 A. Especifique la combinación ITM-fusible, considerando que el fusible es del tipo K-5 y el interruptor termomagnético tiene una curva tiempo-corriente similar a la suministrada para el tipo EB, con el fin de obtener: a) Máximo aprovechamiento de la capacidad de reposición del interruptor. b) Mínimo costo del conductor.

THW, Cu, #6 M3Φ

208 V10 HP30.8 A


(en ductos)

E5.- Un motor posee un arrancador mediante autotransformador como se muestra en la figura. El conductor indicado es el que cumple con los requerimientos mínimos de caída de tensión. Indique el ajuste que debe tener el térmico y especifique la corriente nominal del fusible (K-5). Datos del autotransformador: 220 V / 176 V, 4 kVA Operación de contactores: Arranque: Sólo C1 y C0 cerrados;

Regimen Permanente: Sólo C2 cerrado. Nota: El autotransformador sólo está energizado durante el arranque; por ello su capacidad nominal es menor a la del motor. El autotransformador está protegido internamente contra sobrecargas mediante un sensor de temperatura que ordena la desconexión del circuito.

M

C1 C0

C2

THW, Al, #8

220 V10 HP26 A

Ncc = 70 kA @ 220 V Arrancador por autotransformador

(en ductos)

E6.- Un motor posee un arrancador mediante resistencias en serie con el estator, como se muestra en la figura. El conductor indicado es el que cumple con los requerimientos mínimos de caída de tensión. Indique el ajuste que debe tener el térmico y especifique la corriente nominal del fusible (tipo K-5). Datos de la resistencia: R = 0,32 Ω Operación de contactores: Arranque: Sólo C1 cerrado;

Regimen Permanente: C1 y C2 cerrados.

C1

C2 M3Φ

RTHW, Al, #1

220 V25 HP67 A

Ncc = 150 kA @ 208 V Arrancador mediante Resistencias en el Estator

(en ductos)

F.- COORDINACIÓN DE PROTECCIONES EN SISTEMAS DE BAJA TENSIÓN F1.- En el sistema de la figura, el interruptor A tiene curva tiempo-corriente similar a la suministrada para el interruptor tipo DS, y su sensor es de 600 A. Cada salida en baja tensión tiene un interruptor termomagnético con corriente nominal de 100A y curva tiempo-corriente similar a los EB. Las salidas en baja tensión alimentan cargas de iluminación y tomacorrientes. Efectúe la coordinación de las protecciones, es decir: especifique la capacidad de interrupción de los interruptores en baja tensión, indique los ajustes del interruptor A, e indique la corriente nominal del fusible de alta tensión. Justifique todas sus respuestas y use curvas tiempo-corriente.

A

Ncc 3 = 8 kA, X/R = 5Ncc 1 = 4 kA, X/R = 5

φφ

3 x 50 kVA13.8 kV / 208 - 120 V

Z = 1.4 % F2.- En el sistema de la figura, el interruptor A tiene curva tiempo-corriente similar a la suministrada para el interruptor tipo AK. Cada salida en baja tensión tiene un interruptor termomagnético con corriente nominal de 150A y curva tiempo-corriente similar a los EB. Cada salida en baja tensión alimenta un motor de 40 HP, 110 A, 208 V a través de conductores de cobre con aislamiento THW, calibre 2/0, instalado en ductos plásticos (suponga que la protección del motor es adecuada, no la verifique). Culmine la coordinación de las protecciones, es decir: especifique la capacidad de interrupción de los interruptores en baja tensión, asegure la protección de los conductores, indique los ajustes del interruptor A, e indique la corriente nominal del fusible de alta tensión. Justifique todas sus respuestas y use curvas tiempo-corriente.

A

Ncc 3 = 8 kA, X/R = 5Ncc 1 = 4 kA, X/R = 5

φφ

3 x 50 kVA13.8 kV / 208 - 120 V

Z = 1.4 % F3.- Especifique todos los elementos de protección y sus ajustes en el siguiente sistema, justificando todas sus respuestas con el apoyo de gráficos tiempo-corriente:

AK

Ncc 3 = 6 kA, X/R = 2Ncc 1 = 6 kA, X/R = 2

φφ

3 x 50 kVA12.47 kV / 208 - 120 V

Z = 2 %

1

2

1: Conductores #2, 10m Motores: 30 HP, 208 V, 83 A Arrancadores: estrella-delta2: Conductores #10, 10m Motores: 5 HP, 208 V, 13.9 A Arrancadores: a plena tensión

Nota: Todos los conductores deben ser de cobre, aislamiento tipo TTU, instalados en ductos de acero galvanizado (aún cuando Usted decida que el calibre debe ser distinto para que estén protegidos adecuadamente). Los relés térmicos deben tener curva tiempo-corriente similar a la suministrada, el interruptor principal de baja tensión debe tener curva tiempo-corriente similar a

la suministrada para el interruptor tipo AK, y los demás interruptores deben ser termomagnéticos convencionales. F4.- En una barra de distribución hay diez salidas para circuitos de iluminación, cada una tiene un interruptor termomagnético de 60A y característica similar a la suministrada para los del tipo Quicklag (QHP). El interruptor principal de dicha barra debe tener característica similar a la suministrada para el tipo DS, con sensor de 1000A. Ese interruptor principal está conectado al secundario de un banco de transformación de 3x75 kVA, 13.8 kV∆ / 208V-120V Yn, Z = 1.4%. El transformador de potencia debe tener fusibles en el primario y los niveles de cortocircuito de la fuente son: Ncc 3φ = 3 kA, X/R = 1; Ncc 1φ = 1.500 A, X/R = 1. Especifique la capacidad de interrupción de los interruptores en baja tensión, indique los ajustes del interruptor principal e indique la corriente nominal del fusible, justificando sus respuestas con el apoyo de gráficos tiempo-corriente. F5.- En el sistema de la figura, todos los interruptores tienen curvas tiempo-corriente similares a la suministrada para el tipo DS y todos los conductores deben ser de cobre, aislamiento tipo THW, instalados en ductos de acero (aún cuando Usted decida que el calibre debe ser distinto para que estén protegidos adecuadamente). El interruptor principal tiene un sensor de 1200 A, los interruptores de los circuitos de salida tienen sensores de 300 A, y el sistema debe permitir el arranque simultáneo de todos los motores. Especifique todos los elementos de protección y sus ajustes, justificando todas sus respuestas con el apoyo de gráficos tiempo-corriente.

M

M

M

MNcc 3 = 8 kA, X/R = 1Ncc 1 = 4 kA, X/R = 1

φφ

3 x 120 kVA13.8 kV / 208 - 120 V

Z = 2 %

Motores:208 V75 HP200 A

Arranque directo

Conductores:500 MCM, 120 m

( por caída de tensión ) F6.- Especifique todos los elementos de protección y sus ajustes en el siguiente sistema, justificando todas sus respuestas con el apoyo de gráficos tiempo-corriente:

DS

Ncc 3 = 7 kA, X/R = 3Ncc 1 = 7 kA, X/R = 3

φφ

3 x 167 kVA14.4 kV / 480 - 277 V

Z = 3 %

1

2

1: Conductores #2, 15m Motores: 45 HP, 480 V, 60 A

2: Conductores 1/0, 15m Hornos resistivos: 75 kW c/u

4/0, 80 m A

Interruptores BCarga: Iluminación

Arrancadores: a plena tensión

Nota: Todos los conductores deben ser de aluminio, aislamiento tipo THW, instalados en ductos de acero (aún cuando Usted decida que el calibre debe ser distinto para que estén protegidos adecuadamente). El interruptor principal de baja tensión debe tener curva tiempo-corriente similar a la suministrada para el interruptor tipo DS, los interruptores B son termomagnéticos convencionales de 25 Amperios con característica similar a la suministrada para los tipo

Quicklag (QPH), y el interruptor A debe ser termomagnético convencional con característica similar a la suministrada para los del tipo Quicklag (QPH) o del tipo EB. F7.- Especifique todos los elementos de protección y sus ajustes en el siguiente sistema, justificando todas sus respuestas con el apoyo de gráficos tiempo-corriente:

Ncc 3 = 80 MVA, X/R = 3

Ncc 1 = 65 MVA, X/R = 3

φ

φ

3 x 100 kVA12.47 kV / 208 - 120 V

Z = 4 %

1

2


2: Reserva

(2 x 500 MCM) / fase

Interrptores ACarga: Iluminación

Arrancadores: estrella-delta Tarranque: 7 segundos

100 m

Nota: Todos los conductores deben ser de aluminio, aislamiento tipo THW, instalados en ductos de acero (aún cuando Usted decida que el calibre debe ser distinto para que estén protegidos adecuadamente). Todos los interruptores de la barra principal de baja tensión deben tener curvas tiempo-corriente del mismo tipo (todas similares a las suministradas para el tipo DS, o todas similares al tipo AK, o todas similares al tipo QPH, o todas similares al tipo EB). Los interruptores A son termomagnéticos convencionales de 100 Amperios con característica similar a la suministrada para los tipo Quicklag (QPH). F8.- En el sistema de la figura, los tres interruptores A, B y C no pueden estar cerrados simultáneamente. Dichos interruptores tienen curvas tiempo-corriente similares a la suministrada para el interruptor tipo DS, y su sensor es de 2000 A. Las dieciseis salidas en baja tensión alimentan circuitos de iluminación y cada una tiene un interruptor termomagnético con corriente nominal de 100A y característica similar a la suministrada para los del tipo EB. Especifique la capacidad de interrupción de los interruptores en baja tensión, indique los ajustes de A, B y C, e indique las corrientes nominales de los fusibles. Justifique todas sus respuestas con el apoyo de gráficos tiempo-corriente.

A BC

Ncc 3 = 10 kA, X/R = 8Ncc 1 = 12 kA, X/R = 8

φφ

13.8 kV / 208V - 120V500 kVA, Z = 5%

13.8 kV / 208V - 120V500 kVA, Z = 5%

F9.- En el sistema de la figura, todos los fusibles tienen curvas tiempo-corriente similares a la suministrada para el tipo K-5, el interruptor tiene curva tiempo-corriente similar a la suministrada para el tipo AK, y todos los conductores deben ser de cobre, aislamiento tipo THW, instalados en ductos de acero (aún cuando Usted decida que el calibre debe ser distinto para que estén protegidos adecuadamente). Especifique todos los elementos de protección y sus ajustes, justificando todas sus respuestas con el apoyo de gráficos tiempo-corriente.

AK

Ncc 3 = 75 kA, X/R = 3Ncc 1 = 70 kA, X/R = 3

φφ

3 x 50 kVA480 V / 208 - 120 V

Z = 1.4 %


2: Conductores #2, 15m Hornos resistivos: 25 kW c/u2

Arrancadores: a plena tensión

3 3: Conductores #4, 20m Iluminación: 20 kVA c/u

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