Este artigo aborda principalmente Icw e Ipk no contexto de conjuntos de baixa tensão IEC 61439.
Quando os engenheiros leem a ficha técnica de um barramento ou de uma aparelhagem de manobra, há dois valores nominais que frequentemente geram confusão: Icw e Ipk.
Uma forma simples de os encarar:
- Icw diz respeito à resistência térmica de curta duração
- Ipk diz respeito à resistência mecânica instantânea
Isto é importante porque um curto-circuito não solicita a aparelhagem de manobra apenas de uma forma. Gera calor em condutores e contactos, mas também cria forças mecânicas elevadas nos barramentos e nos suportes internos.
É por isso que as normas IEC para conjuntos tratam estes valores nominais com seriedade. Na aparelhagem de manobra de baixa tensão baseada em IEC, tanto o esforço de defeito RMS como o esforço de defeito de pico são relevantes ao avaliar a resistência ao curto-circuito.
Segue-se uma tabela com uma comparação breve entre Icw e Ipk:
| Parâmetro | Designação completa | Foco principal | O que indica |
|---|---|---|---|
| Icw | Corrente nominal suportável de curta duração | Resistência térmica | Quanta corrente de defeito o conjunto consegue suportar durante um tempo especificado |
| Ipk | Corrente nominal suportável de pico | Resistência mecânica | O pico máximo instantâneo de corrente de defeito que o conjunto consegue suportar |
- Este blog aborda o conceito de RMS; para compreender os conceitos básicos de RMS e de pico, consulte o nosso artigo relacionado: RMS vs Pico: Diferença em Tensão e Corrente.
- Para compreender por que razão o RMS é utilizado na engenharia eletrotécnica e obter uma explicação mais aprofundada de RMS e pico em condições de curto-circuito, consulte: RMS vs Pico na Corrente de Curto-Circuito: Porque Ambos Importam.
- Para uma visão geral mais abrangente dos parâmetros elétricos na aparelhagem de manobra, consulte: Definição de Parâmetros da Aparelhagem de Manobra.
O que é Icw?
Icw significa corrente nominal suportável de curta duração.
É a corrente de curto-circuito que um conjunto consegue suportar durante um tempo especificado, como 1 segundo ou 3 segundos, nas condições declaradas.
Assim, quando uma ficha técnica indica:
Icw = 50 kA / 1 s
significa que o conjunto ou o sistema de barramentos consegue suportar 50 kA durante 1 segundo nas condições de ensaio e verificação declaradas. Não significa que o equipamento está a interromper essa corrente. Significa que o conjunto pode manter-se intacto durante esse curto período, sem danos inaceitáveis.
Nos dados de conjuntos relacionados com IEC, o Icw é expresso em termos RMS.
O que é Ipk?
Ipk significa corrente nominal suportável de pico.
É o pico máximo instantâneo de corrente de curto-circuito que um conjunto consegue suportar nas condições declaradas.
Assim, se o Icw responde à pergunta “O conjunto consegue sobreviver ao defeito durante um curto período?”, então o Ipk responde à pergunta “O conjunto consegue sobreviver ao pico instantâneo mais elevado da corrente de defeito?”
Essa diferença é importante porque o pico de corrente é frequentemente o momento em que barramentos, suportes, ligações, juntas e condutores internos sofrem o maior esforço mecânico.
No projeto de barramentos e de aparelhagem de manobra, é por isso que a resistência dos suportes, os espaçamentos, o travamento, as juntas e a geometria dos condutores são tão importantes. Mesmo que o conjunto consiga suportar a corrente de defeito durante um curto período, tem também de resistir ao choque mecânico provocado pela corrente de pico.
Nos dados de conjuntos relacionados com IEC, o Ipk é expresso em termos de pico.
Icw, Ipk e o sistema de barramentos
Tanto o Icw como o Ipk são fortemente influenciados pelo sistema de barramentos, mas o valor nominal final declarado pertence ao conjunto completo verificado, e não apenas à barra de cobre.
Como o Icw e o Ipk se relacionam com o sistema de barramentos
| Parâmetro | Mais influenciado por | Risco principal |
|---|---|---|
| Icw | Material do barramento, secção, resistência, juntas, duração do defeito | Aquecimento |
| Ipk | Espaçamento dos barramentos, isoladores de suporte, travamento, abraçadeiras, juntas, rigidez do quadro, fixação | Força mecânica |
Para Icw
O tamanho e o material do barramento têm, normalmente, uma influência muito forte, porque o Icw está ligado à resistência térmica de curta duração.
Assim, para o Icw, o barramento influencia frequentemente:
- aquecimento do condutor
- elevação de temperatura
- capacidade de condução de corrente de curta duração
Mas as juntas, a resistência de contacto, a duração do defeito, a ventilação do invólucro e todo o percurso de corrente também são importantes.
Para Ipk
A disposição dos barramentos continua a ser muito importante, mas a estrutura mecânica torna-se ainda mais crítica.
O Ipk depende fortemente de:
- espaçamento dos barramentos
- resistência dos suportes
- travamento
- rigidez de montagem
- resistência das juntas
O que significam Icw e Ipk para barramentos?
Para barramentos, esta combinação é especialmente importante.
O sistema de barramentos não é apenas um condutor. É uma estrutura mecânica dentro do conjunto. Inclui barras, juntas, isoladores, suportes, espaçamentos e ferragens de montagem. Em condições de defeito, o barramento tem de resistir a ambos:
- esforço térmico, que se relaciona com a corrente RMS durante uma duração declarada
- esforço eletrodinâmico, que se relaciona com a corrente de pico e com as forças magnéticas entre condutores
É por isso que os valores nominais de barramentos nunca devem ser lidos apenas como “capacidade de condução de corrente”. Um barramento que é termicamente adequado à corrente de carga normal pode ainda assim falhar mecanicamente se o esforço de pico de curto-circuito exceder a resistência verificada do conjunto.
A relação entre Icw e Ipk
Icw e Ipk estão intimamente relacionados porque ambos descrevem a resistência ao curto-circuito. Ambos estão ligados à mesma forma de onda da corrente de defeito, que tem duas características importantes: o valor RMS e o valor de pico.
Para mais detalhes sobre pico e RMS, consulte outro blog: RMS vs Pico: Diferença em Tensão e Corrente.
A relação entre Icw e Ipk é semelhante à relação entre RMS e pico, mas apenas no caso ideal.
Idealmente:
O Icw é o lado RMS da resistência ao curto-circuito.
É a corrente nominal suportável de curta duração, normalmente indicada com um tempo, como 1 segundo. Em termos práticos, indica quanta corrente de defeito o conjunto consegue suportar durante um curto período do ponto de vista térmico.
O Ipk é o lado de pico da resistência ao curto-circuito.
É a corrente nominal suportável de pico, ou seja, o pico máximo instantâneo de corrente que o conjunto consegue suportar durante um defeito. Em termos práticos, está mais diretamente relacionado com o esforço mecânico e a força eletrodinâmica.
Na prática:
A corrente de curto-circuito não começa, normalmente, como uma onda sinusoidal perfeitamente simétrica.
O primeiro pico é frequentemente mais elevado porque a corrente de defeito pode incluir um desvio DC no início. É por isso que os valores nominais reais de resistência ao curto-circuito não podem ser compreendidos apenas com a relação ideal simples e por que razão o Ipk é frequentemente superior a 1,414 × Icw.
Para mais detalhes sobre o comportamento da corrente de curto-circuito em termos de RMS e pico, consulte o nosso artigo relacionado: RMS vs Pico na Corrente de Curto-Circuito: Porque Ambos Importam.
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Um exemplo simples de ficha técnica
Suponha que um conjunto de aparelhagem de manobra é declarado como:
Icw = 50 kA / 1 s
Ipk = 105 kA
A interpretação correta é:
- o conjunto consegue suportar 50 kA RMS durante 1 segundo
- o conjunto também consegue suportar um pico instantâneo de 105 kA nas condições especificadas
Isto não significa que 105 kA seja uma corrente de longa duração. Também não significa que o conjunto seja “nominal 105 kA” da mesma forma que, informalmente, se fala da capacidade de interrupção de um disjuntor. Estes dois valores descrevem dimensões diferentes do esforço de defeito.
Conclusão
Icw é a corrente RMS suportável de curta duração. Responde à questão térmica: quanta corrente de curto-circuito o conjunto consegue suportar durante um tempo especificado?
Ipk é a corrente suportável de pico. Responde à questão mecânica: qual é o pico máximo instantâneo de curto-circuito que o conjunto consegue suportar?
Para barramentos e conjuntos de aparelhagem de manobra IEC, ambos são importantes. Um ajuda a definir a resistência térmica de curta duração. O outro ajuda a definir a resistência às violentas forças eletrodinâmicas produzidas no pico do defeito. Lidos em conjunto, fornecem uma imagem muito mais precisa da robustez do conjunto do que um único valor de corrente de defeito.
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Perguntas Frequentes
O Icw é um valor RMS?
Sim. A Schneider define-o como o valor RMS da corrente que a aparelhagem de manobra consegue conduzir na posição fechada durante um curto período especificado, e o material IEC 61439 da ABB descreve-o como o valor RMS da corrente de curta duração declarado pelo fabricante do conjunto.
O Ipk é um valor de pico?
Sim. A IEC Electropedia define-o como o valor da corrente de pico que um circuito ou dispositivo de manobra, na posição fechada, consegue suportar, e a ABB utiliza o mesmo significado de resistência ao pico para conjuntos.
O Ipk é sempre 1,414 vezes o Icw?
Não. Essa relação só se aplica a uma forma de onda sinusoidal limpa. A corrente real de curto-circuito pode incluir assimetria e um desvio DC decrescente, pelo que o primeiro pico pode ser mais severo do que o rácio de uma onda sinusoidal simétrica sugere.
Icw e Ipk são apenas valores nominais de barramentos?
Não exatamente.
Icw e Ipk são mais frequentemente utilizados para sistemas de barramentos e conjuntos de aparelhagem de manobra, porque ambos descrevem a resistência ao curto-circuito. Mas não se limitam estritamente ao barramento. Na prática, são melhor entendidos como valores nominais do percurso completo de corrente e da estrutura do conjunto.
