Cálculos de cortocircuito en barras colectoras: Icw, Ipk y separación de soportes

«50 kA» no es una especificación completa de barras. Puede referirse a un nivel de cortocircuito presunto, a un valor admisible de corta duración con una duración declarada, a una corriente de cresta o al comportamiento de un conjunto utilizado con un dispositivo de protección concreto. Estos significados no pueden intercambiarse sin cambiar la pregunta de ingeniería.

Un cálculo de cortocircuito útil separa la exposición térmica de la solicitación mecánica y verifica ambas contra el conjunto completo. La sección de cobre importa, pero también la separación de los soportes, la orientación, las uniones y la protección que determina lo que realmente experimenta el conjunto.

Los siguientes cálculos explican las diferencias. Son ejemplos de cribado, no un sustituto del método de verificación aplicable ni del estudio de cortocircuito de un ingeniero eléctrico.

Empiece por el estudio de cortocircuito, no por la sección de cobre

Obtenga la solicitación de cortocircuito presunta en el punto que se está diseñando. El resultado en los terminales de un transformador puede no coincidir con la solicitación en un cuadro aguas abajo. Incluya las configuraciones de operación relevantes, las fuentes en paralelo y las contribuciones identificadas por el estudio del sistema.

A continuación, identifique el dispositivo de protección, sus ajustes y su comportamiento ante ese nivel de cortocircuito presunto. Si un diseño depende de la limitación de corriente, utilice la información de corriente pasante aplicable del fabricante y las condiciones de coordinación verificadas. La capacidad de corte nominal de un interruptor no es automáticamente la corriente que experimenta cada conductor durante un cortocircuito.

El plano de fabricación no debe liberarse mientras estas entradas sigan sin definirse. De lo contrario, el taller puede reproducir con precisión una geometría que nunca se ha evaluado para la solicitación eléctrica prevista.

La selección de la protección corresponde al análisis de protección y coordinación de barras. El foco aquí es el conjunto de conductor y soportes que debe soportar la carga resultante.

Icw e Ipk responden a preguntas distintas

Mantenga juntos los símbolos de los valores nominales y sus condiciones en el expediente técnico.

Las guías de montaje del sistema ABB System pro E power relacionan la selección y la separación de los soportes de barras con la configuración del conductor y el comportamiento frente a cortocircuito. Ese es el principio importante: el valor nominal pertenece a una disposición, no a una barra de cobre aislada.

La fotografía de un armario no puede establecer ninguno de estos valores. Tampoco un certificado de material puede establecer la capacidad de cortocircuito de un cuadro ensamblado.

Qué puede y qué no puede demostrar una comparación I²t

Para una comparación simplificada a valor eficaz constante, la exposición térmica suele expresarse como la corriente al cuadrado multiplicada por el tiempo. Considere dos solicitaciones supuestas:

50² × 1 = 2.500 kA²s

25² × 4 = 2.500 kA²s

La aritmética es igual. No significa que un conjunto nominal de 50 kA durante un segundo quede automáticamente aprobado para 25 kA durante cuatro segundos. El método de evaluación permitido, los límites de temperatura del conductor, el comportamiento de los componentes y el intervalo de tiempo siguen siendo decisivos.

Para una corriente variable en el tiempo, la expresión relevante es una integral de la corriente al cuadrado en el tiempo, no simplemente una corriente conveniente multiplicada por un tiempo de despeje supuesto. Los dispositivos limitadores de corriente refuerzan aún más la necesidad de usar los datos aplicables del fabricante.

No utilice una comparación I²t para eludir una verificación de soportes. Las fuerzas mecánicas responden a la corriente instantánea, y su interacción con la estructura es distinta de una comparación de energía térmica. La cresta asimétrica inicial puede importar incluso cuando la duración es corta.

Use los cálculos de fuerza como cribado, no como certificación

Para dos conductores idealizados largos y paralelos con igual magnitud de corriente instantánea, una expresión básica de fuerza por unidad de longitud es:

q = 2 × 10⁻⁷ × i² / d

Use amperios para i y metros para la separación de conductores d; el resultado está en newtons por metro. Esta relación idealizada ayuda a explicar la sensibilidad a la corriente y a la separación. Omite la geometría finita, las relaciones de fase, las barras múltiples y la respuesta dinámica de un conjunto real.

Para una corriente instantánea supuesta de 100.000 A y una separación de 0,10 m:

q = 2 × 10⁻⁷ × 100.000² / 0,10 = 20.000 N/m

Usar un valor eficaz menor en lugar de la corriente instantánea prevista respondería a una pregunta distinta. Duplicar la corriente en este modelo multiplica la fuerza por cuatro; reducir la separación a la mitad la duplica.

El resultado de la fuerza por sí solo no determina una separación segura entre soportes. También deben evaluarse la tensión de flexión, la flecha, la orientación del conductor, la resistencia de los soportes, las condiciones de empotramiento y los efectos dinámicos. El tratamiento mecánico de Copper for Busbars analiza estas dependencias. Un ejemplo sencillo de dos conductores no debe presentarse como cálculo de certificación de un conjunto trifásico.

Ajuste la separación de los soportes al conjunto de referencia

Cuando un sistema de montaje ofrece configuraciones verificadas, identifique la referencia exacta: tamaño y número de conductores, separación entre fases, orientación de la barra, tipo de soporte, luz máxima, estructura de montaje y conexiones. Confirme las condiciones en las que puede utilizarse esa referencia.

Los cambios que parecen pequeños pueden importar. Girar una barra rectangular cambia su rigidez a flexión en la dirección de la carga. Añadir una barra puede alterar el reparto de corriente y la disposición de los soportes. Mover un soporte puede crear una luz sin apoyo más larga en un terminal, aunque el resto del recorrido no cambie.

No extraiga un valor de separación del plano de un proveedor y lo aplique a todos los cuadros. Las dimensiones solo tienen sentido con la configuración y el valor nominal asociados. Si el diseño se aparta de esa disposición, el diseñador del conjunto debe elegir la vía de verificación permitida y documentar el resultado.

La guía de fabricación según IEC 61439 más amplia ofrece el contexto de conformidad para los conjuntos de baja tensión. No convierte una inspección de taller en una verificación de diseño.

Congele las pruebas antes de liberar la fabricación

Un paquete de liberación de cortocircuito debe conectar la solicitación eléctrica aprobada con dimensiones que producción pueda inspeccionar. Incluya el diseño o la evaluación de referencia, los planos controlados, las referencias de los soportes, las ubicaciones de los agujeros, las instrucciones de fijación y cualquier restricción a las sustituciones.

Durante la fabricación, verifique esos rasgos contra el plano. Use los controles de inspección de barras acabadas para la geometría y la identidad, y el plan de inspección del conjunto para los soportes y el montaje. Registre las desviaciones antes de cerrar el equipo.

Al tratar un proyecto de fabricación de aparamenta, defina quién es responsable del estudio de cortocircuito del sistema, la verificación del conjunto, la fabricación de componentes y la liberación final. Una punzonadora precisa puede reproducir el patrón de agujeros especificado; no puede decidir si ese patrón ofrece un soporte de cortocircuito adecuado.

La decisión final debe ser trazable: esta solicitación, con esta protección, está respaldada por estas pruebas para este conjunto exacto. Eso es más útil que un número de kA sin explicación en una cotización.