Cálculo do tamanho do cabo para motores LT e HT

Como calcular o tamanho do cabo para motores LT e HT?

Selecionar o tamanho de cabo correto para o motor é um parâmetro importante para a indústria, seja durante a instalação e comissionamento ou durante a condição de operação. É um aspecto muito importante para segurança, minimização de custos e redução de perdas indesejadas. Um cabo subdimensionado pode queimar durante a operação do motor causando risco à vida humana, máquina, infraestrutura, perda de produção e custo de reposição.

Considerando que um condutor superdimensionado incorrerá em custos desnecessários não apenas para os cabos de longo curso, mas também para os materiais de terminação de cabos usados ​​junto com eles, ou seja, terminais, prensa-cabos, kit de junção (no caso de qualquer falha ocorrer no futuro) e bandeja de cabos superdimensionada. O custo de mão de obra para colocação de cabos de tamanho maior também será maior em comparação com o respectivo cabo de tamanho menor. Considerando todos esses pontos vitais, é importante fazer um cálculo de tamanho de cabo adequado para nosso motor .

• Deve ler:Como calcular o tamanho do cabo para diferentes cargas e fiação doméstica (exemplos resolvidos nos EUA e na UE)

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Antes de entrarmos em detalhes, vamos esclarecer a principal diferença entre os motores LT e HT.

Qual ​​é a diferença entre os motores LT e HT?

Bem, como a palavra LT (baixa tensão, ou seja, baixa tensão) e HT (alta tensão, ou seja, alta tensão) ou baixo torque e alto torque, respectivamente, descrevem toda a história em si.

também depende da disponibilidade da tensão de alimentação, ou seja, nos EUA e na UE,

Gamas dos Motores LT =230V - 415V

Varias de motores HT =3,3 kV, 6,6 kV – 11 kV

tendo em mente que motores LT precisa mais atual do que motores HT.

em outras regiões, eles classificaram Motor LT abaixo de 1kV e Motor HT Acima de 1kV.

Agora temos que discutir o tópico principal que é como calcular o tamanho do cabo para motores?

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Cálculo do tamanho do cabo do motor LT de 125 Kw

KW do motor =125

Pf =0,8, Eficiência =94%

Tensão do sistema, V₁ =415

Comprimento do cabo  =200 m

Corrente de carga =P / (1,732 x V x Pf x Eff)       —>     (P =√3 x Vx I CosΦ =para circuitos trifásicos)

                      =125000 / (1,732 x 415 x 0,8 x 0,94)

                       ~ 230 A

Este é o cabo de corrente de carga total necessário para atender em condições ideais. Mas na situação prática, existem vários fatores de redução que precisam ser considerados.

A corrente nominal fornecida para os cabos é definida para temperatura ambiente de 40* C. Se a temperatura ambiente for maior que isso, a capacidade de carga de corrente do cabo diminui.

Suponha que nosso cabo esteja no ar colocado na bandeja de cabos,

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Temperatura do ar em graus		20°	25°	30°	35°	40°	45°	50°	55°
	PVC normal	1,32	1,25	1,16	1,09	1,00	0,90	0,80	0,80
Fatores de desclassificação	HR PVC	1,22	1,17	1,12	1,06	1,00	0,94	0,87	0,80
	XLPE	1,20	1,16	1,11	1,06	1,00	0,95	0,88	0,82

Fatores de classificação relacionados à variação na temperatura do ar ambiente

Fator de correção de temperatura, K₁ quando o cabo está no ar =0,88 (para 50 * Amb temp &cabo XLPE)

O agrupamento de cabos também reduz a capacidade de transporte de corrente do cabo. Se muitos cabos forem agrupados, todos eles aquecerão. O calor não será capaz de se dissipar adequadamente, portanto, aquecerá o próprio cabo e aqueles em seu contato. Isso aumentará ainda mais a temperatura. Portanto, temos que reduzir a capacidade de carga atual do cabo de acordo com o fator de agrupamento.

Vamos para o pior cenário, ou seja, 3 bandejas paralelas entre si com 9 cabos tocando um no outro.

Não. de racks	Não. de cabos por rack					Não. de cabos por rack
	1	2	3	6	9	1	2	3	6	9
1	1,00	0,98	0,96	0,93	0,92	1,00	0,84	0,80	0,75	0,73
2	1,00	0,95	0,93	0,90	0,89	1,00	0,80	0,76	0,71	0,69
3	1,00	0,94	0,92	0,89	0,88	1,00	0,78	0,74	0,70	0,68
6	1,00	0,93	0,90	0,87	0,86	1,00	0,76	0,72	0,65	0,66

Tabela:Fator de agrupamento de cabos (Nº de fator de bandeja), K2 =0,68 (para 3 bandejas com 9 cabos cada)

Fator de redução total =K₁ x K₂

                                    =  0,88×0,68 =0,5984

Vamos selecionar 1,1 KV, 3 núcleos, 240 Sq.mm, Alumínio, XLPE, Cabo blindado para passagem única

Clique para ampliar a tabela

Detalhes técnicos para cabos blindados de 1,1 KV, 3 núcleos, alumínio/cobre, isolados XLPE

A capacidade atual de cabo de alumínio blindado XLPE de 240 m² no ar é de 402 Amp

Corrente de redução total de 240 Sq.mm Cabo =402×0,5984 = 240,55 Amp

Resistência = 0,162 Ω/Km e
Reatância = 0,072 Ω/Km

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Quedas de tensão estimadas em cabos de alumínio PVC/XLPE para sistema de corrente alternada
	(Queda de tensão – Volts/Km/Amps)
Área nominal do condutor (mm quadrado)	P.V.C. Cabo		Cabo XLPE
	Fase única	Três fases	Fase única	Três Sistema
1,5	43,44	37,62	46,34	40,13
2,5	29,04	25,15	30,98	26,83
4	17,78	15,40	18,98	16,44
6	11,06	9,58	11,80	10,22
10	7,40	6,41	7,88	6,82
16	4,58	3,97	4,90	4,24
25	2,89	2,50	3,08	2,67
35	2,10	1,80	2,23	1,94
50	1,55	1,30	1,65	1,44
70	1,10	0,94	1,15	1,00
95	0,79	0,68	0,83	0,70
120	0,63	0,55	0,66	0,56
150	0,52	0,46	0,55	0,48
185	0,42	0,37	0,44	0,40
240	0,34	0,30	0,35	0,30
300	0,28	0,26	0,30	0,26
400	0,24	0,22	0,24	0,22
500	0,23	0,20	0.23	0.20
630	0.20	0.18	0.21	0.18
800	0.19	–	0.20	–
1000	0.18	–	0.18	–

Voltage drop, V₂ =0.3 Volts/Km/Amp    (as per Havell’s brochure)

                           =0.3 x 230 x (200 / 1000)

                           =13 V

Terminal voltage at Motor, V₂ =415 -13 =402 V

% Drop =(V₂ – V₁ ) / (V₁ )

             =(415 – 402) x 100 / (415)

             =3.13%

To decide 240 Sq.mm cable, cable selection condition should be checked

1. Cable derating Amp (240.55 Amp)is higher than full load current of load (230 Amp) = OK
2. Cable voltage Drop (3.13%)is less than defined voltage drop (10%) = OK
3. Cable short circuit capacity (22.56 KA) is higher than system short circuit capacity at that point ( X KA) = OK

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240 Sq.mm cable satisfied all three condition,  so it is advisable to use 3 Core 240 Sq.mm cable.

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Cable Size Calculation for 350 KW HT Motor

In case of LV system cable can be selected on the basis of its current carrying capacity and voltage drop but in case of MV/HV system cable short circuit capacity is an important/deciding factor. So in case of HT motor, the cable short circuit capacity alone is enough to determine the cable size as rest two parameters will automatically follow.

Consider the below example:

Motor KW =350

Pf =0.8, Efficiency =94%

System Voltage, V₁ =6.6 KV

Cable length =200 m

Load Current =P / (1.732 x V x Pf x Eff)

                      =350000 / (1.732 x 6600 x 0.8 x 0.94)

                      =41 A

Suppose Short circuit level/Fault level for H.T. system, I_sh (for duration t=1sec) =26.2 KA

With Aluminum conductor, XLPE insulated cable =

=278.72 Sq.mm

Hence nearest higher size 300 sq mm É necessário.

We can see from the below table also that the short circuit capacity of 300sqmm cable is 28 KA which is more than our fault level.

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Click image to enlarge

(6.6KV UNEARTHED / 11KV EARTHED GRADE)

Technical Details For 6.6 KV, 3 Core, Aluminum/Copper Conductor, XLPE Insulated, Armored Cables

We can see that this will automatically satisfy other two conditions also.

Let’s select 6.6 KV, 3 core, 300 Sq.mm, Aluminum, XLPE, Armored cable for single run

Temperature Correction Factor, K₁ when cable is in the Air =0.88 (for 50* Amb temp &XLPE cable)

Cable Grouping Factor (No of Tray Factor), K₂ =0.68 (for 3 trays having 9 cable each)

Total derating factor =K₁ x K₂    =0.88 x 0.68 =0.5984

Current capacity of 300 Sq.mm XLPE Armored aluminum cable in Air is 450 Amp

Total derating current of 300 Sq.mm Cable =450×0.5984 = 269.28 Amp

Resistance   = 0.130 Ω / Km and

Reactance    = 0.0999 Ω / Km

Voltage drop =0.26 Volts / Km / Amp    (as per Havell’s brochure)

                      =0.26 x 200 x 41 / 1000

                      =2.132 V

Terminal voltage at Motor, V₂ =6600 – 2.132 =6597.868 V

% Drop          =(V₁ – V₂ ) / (V₁ )

                      =(6600 – 6597.8) x 100 / (6600)

                      =0.032%

To decide 300 Sq.mm cable, cable selection condition should be checked

1. Cable derating Amp (269.28 Amp ) is higher than full load current of load (41 Amp ) = OK
2. Cable voltage Drop (0.032% )is less than defined voltage drop (5% ) = OK
3. Cable short circuit capacity (28.20 KA ) is higher than system short circuit capacity at that point (26.2 KA ) = OK

300 Sq.mm cable satisfied all three condition , so it is advisable to use 3 Core 300 Sq.mm cable.

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