Baja Tensión - prof.usb.ve.

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
L1
C1
F1
L2
PA
C1
PP
C2
RT
C1
RT
CN
RT
C2
F2
CN
U
V
W
M
3φ
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 llave Contacto 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
L1
F1
L2
C
PA
PP
C
RT
C
F2
U
V
W
M
3φ
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.
12 T
Ncc 3 φ = 5 kA
X/R=4
12.47 kV / 208 V
3 x 100 kVA, Z = 4%
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.
12 T
Ncc 3 φ = 5 kA
X/R=4
12.47 kV / 208 V
3 x 100 kVA, Z = 4%
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.
THW, Cu, #2
(en ductos)
M
3Φ
480 V
50 HP
60 A
Arrancador a plena tensión
Ncc = 70 kA @ 480 V
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
(en ductos)
Ncc = 10 kA @ 480 V
M
3Φ
480 V
50 HP
60 A
Arrancador Y -∆
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
(2 cond. / fase)
Ncc = 70 kA @ 208 V
M
3Φ
Arrancador Y -∆
208 V
34 HP
95 A
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
(en ductos)
Ncc = 100 kA @ 208 V
M
3Φ
Arrancador Y -∆
208 V
10 HP
30.8 A
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.
C2
M
THW, Al, #8
(en ductos)
Ncc = 70 kA @ 220 V
C1
220 V
10 HP
26 A
C0
Arrancador por autotransformador
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.
C2
R
THW, Al, #1
(en ductos)
Ncc = 150 kA @ 208 V
220 V
M
3Φ 25 HP
67 A
C1
Arrancador mediante Resistencias en el Estator
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 tiempocorriente.
A
Ncc 3φ = 8 kA, X/R = 5
Ncc 1φ = 4 kA, X/R = 5
3 x 50 kVA
13.8 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 tiempocorriente.
A
Ncc 3φ = 8 kA, X/R = 5
Ncc 1φ = 4 kA, X/R = 5
3 x 50 kVA
13.8 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:
1
AK
Ncc 3φ = 6 kA, X/R = 2
Ncc 1φ = 6 kA, X/R = 2
3 x 50 kVA
12.47 kV / 208 - 120 V
Z=2%
2
1: Conductores #2, 10m
Motores: 30 HP, 208 V, 83 A
Arrancadores: estrella-delta
2: 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.
3 x 120 kVA
13.8 kV / 208 - 120 V
Z=2%
M
M
M
Ncc 3φ = 8 kA, X/R = 1
Ncc 1φ = 4 kA, X/R = 1
M
Motores:
208 V
75 HP
200 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:
1
DS
Ncc 3φ = 7 kA, X/R = 3
Ncc 1φ = 7 kA, X/R = 3
3 x 167 kVA
14.4 kV / 480 - 277 V
Z=3%
1: Conductores #2, 15m
Motores: 45 HP, 480 V, 60 A
Arrancadores: a plena tensión
2: Conductores 1/0, 15m
Hornos resistivos: 75 kW c/u
2
Interruptores B
4/0, 80 m
A
Carga: Iluminación
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:
1
Ncc 3φ = 80 MVA, X/R = 3
Ncc 1φ = 65 MVA, X/R = 3
1: Conductores #2, 15m
Motores: 25 HP, 208 V, 70 A
Arrancadores: estrella-delta
Tarranque: 7 segundos
2: Reserva
2
3 x 100 kVA
12.47 kV / 208 - 120 V
Z=4%
Interrptores A
(2 x 500 MCM) / fase
100 m
Carga: Iluminación
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.
Ncc 3φ = 10 kA, X/R = 8
Ncc 1φ = 12 kA, X/R = 8
13.8 kV / 208V - 120V
500 kVA, Z = 5%
13.8 kV / 208V - 120V
500 kVA, Z = 5%
A
C
B
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 3φ = 75 kA, X/R = 3
Ncc 1φ = 70 kA, X/R = 3
3 x 50 kVA
480 V / 208 - 120 V
Z = 1.4 %
1
1: Conductores #12, 10m
Motores: 3 HP, 208 V, 11 A
Arrancadores: a plena tensión
2
2: Conductores #2, 15m
Hornos resistivos: 25 kW c/u
3
3: Conductores #4, 20m
Iluminación: 20 kVA c/u