Fundamentos do cálculo seguro de corrente e carga para fios comuns

Nas redes elétricas e nos sistemas de distribuição, as linhas atuam como fios intrincados que entrelaçam a rede. Os fios facilitam as conexões do circuito e a fonte de alimentação. Para explicar a partir de um conceito básico, “fios” referem-se a condutores que transmitem energia elétrica. Os fios que normalmente usamos são condutores isolados; no entanto, cabos externos de alta altitude e alta tensão são geralmente condutores desencapados, com tipos especiais, como fios eletromagnéticos, usados ​​em cenários específicos.

Especificações de fios para diferentes cenários

Com base no desempenho de resistividade e no material, os condutores de fio são categorizados em alumínio, liga, cobre, etc., sendo o cobre o mais comum. Simultaneamente, com base na forma e aplicação, são classificados em condutores sólidos, fios trançados, pares trançados, cabos trançados, barramentos e outras formas.

Este artigo fornece uma análise detalhada abrangendo três aspectos: tipos de fios comuns, cálculos de corrente segura e capacidade de carga, com o objetivo de oferecer referências e auxílio na seleção diária de fios.

I. Tipos de linha e variedades de fios comuns

Dependendo do ambiente operacional e da carga, as linhas podem ser divididas em três categorias:

• Categoria 1: Linhas de Serviço.​ Referem-se à eletricidade residencial ou comercial/industrial em geral. A área da seção transversal do condutor (CSA) é normalmenteabaixo de 16 mm².

• Categoria 2: Linhas de Distribuição.​ Essas linhas reduzem a tensão de 10kV nas subestações para 380V e levam ao painel de distribuição principal dos usuários de baixa tensão. O condutor CSA para esta seção geralmente varia de16 mm² a 240 mm².

• Categoria 3: Linhas de Transmissão.​ Essas linhas transmitem energia das estações geradoras (após o aumento de tensão) para estações de comutação de alta tensão para alocação de recursos da rede. Nas áreas urbanas, os dutos de cabos subterrâneos são preferidos, enquanto as linhas aéreas são usadas nas vilas e cidades. O condutor CSA varia de120 mm² a 300 mm².

As especificações de fio comumente usadas são:1 mm², 2,5 mm², 4 mm², 6 mm², 10 mm² e 16 mm². A fiação oculta normalmente usa fio de cobre com bainha de PVC sólido, enquanto as instalações expostas ao ar livre geralmente usam cabo com bainha isolada para atender aos requisitos de proteção de segurança.

(Legenda da imagem: Cinco especificações de cabo revestido)

II. Cálculo seguro de corrente e carga para fios comuns

(A) Regras para cálculo de corrente segura

A capacidade segura de transporte de corrente (ampacidade) refere-se à corrente de carga máxima que uma linha pode suportar em condições normais. Os livros didáticos de engenharia elétrica tradicionalmente ensinam o seguinte mnemônico para estimar a corrente segura:

1. "Abaixo de 10, multiplique por 5"​ (Para tamanhos abaixo de 10 mm², multiplique por 5).

2. "Mais de 100, multiplique por 2"​ (Para tamanhos acima de 100 mm², multiplique por 2).

3. "25 e 35, o limite é 4 e 3"​ (Multiplique 25 mm² por 4 e 35 mm² por 3).

4. “70 e 95, duas vezes e meia”​ (Para 70 mm² e 95 mm², multiplique por 2,5).

5. "Conduíte e temperatura, 80% ou 90%"​ (Contabilização do impacto ambiental: aplique um desconto de 80% para instalação de eletrodutos; aplique um desconto de 90% se a temperatura ambiente exceder o padrão de 20°C).

6. "Cálculo de atualização para cobre"​ (Este mnemônico é para fio de alumínio. Ao calcular para cobre, atualize um nível com base no tamanho de alumínio equivalente. Por exemplo, para cobre de 2,5 mm², trate-o como alumínio de 4 mm²).

7. "Fio desencapado, adicione metade"​ (Adicione 50% ao valor da corrente segura calculada para condutores desencapados).

(Legenda da imagem: Cinco fios de condutor sólido)

(B) Cálculo da corrente e carga seguras por tamanho do fio

A partir do mnemônico acima, observamos que os valores calculados mudam com base na área da seção transversal, ambiente e temperatura. Usando as relações potência-corrente padrão – aproximadamente4,5A por kW a 220V, e2,5A por kW a 380V—analisamos a corrente segura e a capacidade de carga em 220V para diferentes tamanhos de fio.