Transcript V - Proyecto de Energía Renovable

UNAM
Dimensionamiento y Capacidad
de conducción de Corriente de
los conductores
Ley de Ohm
UNAM
Area
I
L
V
+
I
Amperímetro
De donde:
V= Voltaje (Volts)
I = Corriente (Amper)
El comportamiento lineal nos dice que:
IV
I= mV
m= 1/R
m = Conductancia (mho)
R = Resistencia (ohm)
V =RI
UNAM
Por lo que:
Por lo tanto:
R
L
A
L
R=  A
A mayor longitud,
A mayor área,
la Resistencia R Aumenta
la Resistencia R Disminuye
Donde:
 es la Resistividad (. m)
El valor estándar internacional de resistencia del Cobre recocido es:
0.017241 ohm, por un metro de longitud y un milímetro cuadrado
de sección transversal.
Su resistividad es 1.7241 x 10-8 ohm - metro
UNAM
Temperatura
en los conductores
La variación de la resistencia con respecto a la temperatura
depende de la composición del material. Para metales la resistencia es casi
proporcional a la temperatura arriba del cero absoluto ( 273ºC). Como se
puede apreciar en la gráfica del cobre recocido.
Perdidas de Energía
en Lineas de transmisión
UNAM
El calibre de cable, conductor, en las líneas de transmisión, se selecciona
por su Resistencia por Kilometro de Longitud.
Si RL es la resistencia por Kilometro, entonces por la ley de ohm se tiene que:
Donde:
V x 1000
V Es la caída de Voltaje cuando por el
conductor circula una Corriente I .
RL =
I x L
L Es la Longitud del conductor
Para un conductor de área A
L
I
L
V
R=  A = I
V1
V2
UNAM
P=VxI
- La Potencia está dada por
- por lo que la potencia disipada en una línea de transmisión de
longitud L esta dada por
Pp = V x I
La Energía que se pierde en una línea de transmisión, cuando ésta
conduce una corriente I, esta dada por:
Ep = Pp X t
Ep =
I2
x
Ep = V x I x t
L x RL
1000
Función Cuadrática en I
x
t
ó
I
x
=
Ep =
L x RL
1000
x
V2
x
1000
L
x
RL
Ixt
x
t
Función Cuadrática en V
Recomendaciones
UNAM
Limitar Caídas de Voltaje entre 3 y 5%
Si se dispone de una tabla para RL, seleccionar
el
calibre inmediato mayor a la RL calculada.
Si
se tiene varias cargas alimentadas por un mismo
circuito, considerar la carga típica y calcular el calibre
por secciones.
Resistencia para cordones flexibles SMIMR
Calibre
AWG
20
18
16
14
12
Resistencia C.D.
Ohms/km
25ºC
34.7
21.8
13.7
8.61
5.42
60ºC
39.4
24.7
15.6
9.8
6.2
Resistencia C.A.
Ohms/km
25ºC
60ºC
34.7
39.4
21.8
24.7
13.7
15.6
8.61
9.8
5.42
6.2
Resistencia para cables de cobre sin estañar cableado concéntrico,
Comprimido y compacto
TABLA DE VALORES
DE
RESISTENCIA ELÉCTRICA
POR KILÓMETRO DE
LONGITUD PARA
CABLES COMERCIALES
Referencia:
Manual de Ingeniería Eléctrica
13a. Edición
Donal G. Fink & H. Wayne Beaty
Editorial: Mc Graw-Hill
Calibre
AWG
kCM
Resistencia C.D
Resistencia C.A
Ohms/km
Ohms/km
25 0C
75 0C
90 0C
25 0C
75 0C
20
34.6
41.3
43.3
34.6
41.3
18
21.8
26.0
27.3
21.8
26.0
16
13.7
16.3
17.1
13.7
16.3
14
8.60
10.3
10.76
8.60
10.3
12
5.42
6.47
6.77
5.42
6.47
10
3.40
4.06
4.26
3.40
4.06
8
2.14
2.55
2.68
2.14
2.55
6
1.34
1.60
1.68
1.34
1.60
4
0.84
1.01
1.06
0.84
1.01
2
0.533
0.636
0.666
0.534
0.637
1/0
0.335
0.400
0.419
0.335
0.401
2/0
0.265
0.316
0.332
0.265
0.317
3/0
0.211
0.252
0.264
0.212
0.253
4/0
0.167
0.199
0.209
0.170
0.202
250
0.141
0.168
0.177
0.144
0.171
300
0.118
0.141
0.147
0.122
0.144
350
0.101
0.121
0.126
0.105
0.124
400
0.0884
0.105
0.110
0.0933
0.110
500
0.0707
0.0844
0.088
0.0769
0.090
600
0.0589
0.0703
0.073
0.0660
0.076
750
0.0471
0.0562
0.058
0.0558
0.064
1000
0.0353
0.0421
0.044
0.0461
0.052
* Calculada para cables en conduit no metálico en configuración trébol
90 0C
43.3
27.3
17.1
10.76
6.77
4.26
2.68
1.68
1.06
0.667
0.420
0.333
0.265
0.212
0.179
0.150
0.130
0.115
0.094
0.080
0.066
0.054
Cálculo de Conductores
UNAM
EL cálculo de conductores se realiza por la capacidad de conducción de
Corriente, a ésta se le denomina AMPACIDAD, la cual se encuentra
limitada por los Factores:
Conductividad del Metal Conductor
Capacidad Térmica del aislamiento
Para cualquier cálculo de ampacidad, de acuerdo con las normas “UL y
NEC” y la Norma eléctrica mexicana (NOM 99), se requiere que la
Corriente de diseño sea:
I = ISC x 1.25 x 1.25
donde: ISC es la Corriente a corto circuito del arreglo FV.
Nomenclatura
de Conductores
UNAM
Tipo
T
H
HH
N
W
R
U
USE
UF
SE
-2
Descripcón
Aislante de termoplástico
Aislante de 75oC. *
Aislante de 90oC
Cubierta de Nylon
Resistente a la humedad
Aislante de caucho
Uso subterráneo
Cable de acometida subterránea **
Cable de alimentación subterránea **
Cable de acometida **
Aislante de 90oC en lugares mojados
* Ausencia de "H" significa aislante de 60oC
** Puede ser cable monoconductor o de varios conductores
Calibre de Conductores
UNAM• No se debe exceder la ampacidad del cable a
la temperatura de operación
Tipo
Calibre
(AWG)
14
Cables
monoconductores
12
10
8
14
Cables de 2 o más
conductores
12
10
8
Temp.
Aislante
90oC
75 oC
90oC
75 oC
90oC
75 oC
90oC
75 oC
90oC
75 oC
90oC
75 oC
90oC
75 oC
90oC
75 oC
Ampacidad máxima
(amperios)
o
a 30 C
a 60-70oC
30
17.4
25
8.3
40
23.2
35
11.5
55
31.9
50
16.5
80
46.8
70
23.1
25
14.5
20
6.6
30
17.4
25
8.3
40
23.2
35
11.5
55
31.9
50
16.5
Tipo de Conductores
UNAM
• Para Interconexión de los Módulos
– Monoconductores resistentes a la luz solar con aislante de 90oC
en lugares mojados (LM)
• NEC-99 acepta los tipos USE-2 y UF resistente a la luz solar
• NOM-99 permite los tipos TWD-UV (cable plano para
sistemas fotovoltaicos), con aislante de 60oC en LM
– Cables monoconductores o poli-conductores en tubos con
aislante de 90oC en LM
• La Norma acepta tipos RHW-2, THW-2, THWN-2
• No se permite usar cables mono-conductores sin ductos,
excepto en el arreglo FV
UNAM
Código de Colores
• Sistemas de corriente alterna
– Blanco para el neutro (puesto a tierra)
– Negro o Gris para el conductor no puesto a tierra
• Sistemas de corriente contínua
– Blanco o Gris para el negativo (puesto a tierra)
• Se puede usar otro color con marcas blancas en los
extremos si el conductor es 6 AWG o menor.
• Se permite usar cable negro para las interconexiones del
arreglo
– Negro o Rojo para el positivo
UNAM
Ampacidad de Conductores
• Para el conductor del arreglo, se toma como
referencia la corriente de corto circuito
multiplicada por 1.56 (Norma)
• Para cualquier otro conductor, se toma como
referencia la corriente máxima de operación
multiplicada por 1.25
Ejemplo de dimensionamiento de cableado
UNAM
+
-
l1
l2
V=3%Vcarga
Control
Carga
Idiseño=1.56 Isc
Icircuito= 1.25 Icarga
Arreglo FV
Datos:
Isc=15 A
Vc=15 V
l1=l2=10 m
V=3%Vcarga
Elección del calibre
del cable:
RL=Vx1000/IxL
Usar Tabla No.1
Verificación de ampacidad.
Idiseño=1.56 Isc
Usar Tabla No. 2
Cálculo de Conductores
Para Corriente alterna
Para una Carga Monofásica 1 Fase – 2 Hilos
UNAM
L
• La potencia que consume la carga es:
I,R
W = Vn I cosØ
Vn
I,R
Carg
a
• La Caída de Voltaje por resistencia en
la longitud total del conductor es:
V = 2 R I donde R = L/A
I=
W
Vn cosØ
Si la longitud total del conductor, L, es 1 metro; el área de la sección
transversal, A, es 1mm2; y la resistividad del cobre, , vale 1.7241x10-8 .m,
entonces se define una Resistencia Estándar Unitaria, Rsu, con un valor dado
por
Rsu= 1/58 m/mm2 1/50 m/mm2
La resistencia R de un alambre de
longitud L en metros y area A en mm2
será
1
R = 50
L
A
UNAM
•
Cálculo de Conductores
Para Corriente alterna
Sustituyendo en ecuación del Voltaje:
1
V = 25
LI
A
V % =
4 LI
A Vn
•
El Por ciento de caída de Voltaje
es:
LI
V % = 25 A
100
Vn
Cálculo de Conductores
UNAM
Para Corriente alterna
Para una Carga Trifásica 3 Fases – 3 Hilos
I
F1
R
W/3
Vf
F3
W/3
I
F2
I
R
R
W/3
• La potencia que consume la carga es:
W=
3
Vf I cosØ
Motor
I=
W
3 Vf cosØ
UNAM
•
•
Cálculo de Conductores
Para Corriente alterna
La Caída de Voltaje por resistencia en el conductor es:
R= 
•
La Resistencia del conductor es:
•
Sustituyendo en ecuación del Voltaje:
V =
L
A
3RI
1
R = 50
L
A
3 LI
V = 50 A
El Por ciento de cáida de Voltaje es:
V
Vf % = V
f
3 LI
Vf % = 50 A V X 100
f
X 100
Vf % =
2
3 LI
A Vf
UNAM
Cálculo de Conductores
Para Corriente alterna
Para una Carga Trifásica 3 Fases – 4 Hilos
W/3
F3
I
Vf
N
I
F2
W/3
Vf
I
F1
Vn
W/3
Motor
Cálculo de Conductores
UNAM
•
Para Corriente alterna
La potencia que consume la carga es:
W=
I=
•
3
W
=
3 Vf cosØ
La Caída de Voltaje entre fases es:
V
Vn % = V
n
W = 3 Vn I cos Ø
=
Vf I cos Ø
V =
X 100 =
W
I=
3 RI
VfncosØ
=
LI
50 A Vn X 100
3 LI
50 A
Vn % =
2 LI
A Vn