¿Existen reglas para seleccionar el calibre del cable para aplicaciones de un solo pulso?

Question

Estoy tratando de dimensionar el cable para los paneles UL 508a. Tengo los requisitos de calibre de cable de UL, pero esos requisitos son para uso continuo. El dispositivo que estoy diseñando sólo funcionará durante dos segundos, con minutos u horas entre cada uso. Como las corrientes de interés son de 25, 50, 100 y 200 amperios, ¡hay mucho que ahorrar si no se usa el cable clasificado para uso continuo!

¿Hay una forma adecuada de dimensionar el cable para aplicaciones de pulso como esta? Si la ampacidad continua de (por ejemplo) 75C de cobre trenzado 4 AWG es de 85 amperios, ¿cuánto puedo correr durante dos segundos? ¿Hay alguna regla general? ¿Alguna ecuación? ¿Una tabla? ¿Aplicación apropiada de los cálculos?

Answer 1

Hay una tabla de ampacidad (Tabla 36.1) en la norma que se refiere a las resistencias de potencia (como en las resistencias de frenado del motor). El tiempo de conexión más corto (y el ciclo de trabajo más bajo) que se muestra es de 5 segundos de conexión/75 segundos de desconexión (ciclo de trabajo del 6,25%). En esas condiciones, permiten una ampacidad del conductor del 35% de la FLA del motor. Hay un poco más de información en la introducción sobre los diferentes tiempos de conexión/desconexión, pero el significado parece algo confuso.

Ahora, si eso es aplicable o no a su situación, no me gustaría especular. Al menos te da una idea de lo que UL considera seguro, y eso es ciertamente necesario, pero puede no ser suficiente.

Como ya han dicho otros, tendrías que tener algún tipo de protección de circuito adecuada para el tamaño del cable que estás utilizando, no para las corrientes de choque.

Answer 2

La resistencia del cable tiene dos efectos principales. El primero es que provoca una caída de tensión en la carga, y esto es independiente del ciclo de trabajo. El segundo es que hace que el cable se caliente, lo que puede hacer que falle.

En general, el cableado debe tener un valor nominal conservador en todas las aplicaciones, porque realmente no se quiere que el propio cable sea el punto de fallo, incluso en condiciones de fallo, como un ciclo de trabajo excesivo o una sobrecorriente. El cable tiene que soportar el fallo hasta que el equipo de protección tenga tiempo de actuar.

Answer 3

Si esta pregunta estuviera en un examen de física, la respondería de la siguiente manera; que esto sea una idea sensata en la práctica es totalmente diferente. Habría que estar muy seguro de que ningún estado de fallo podría dejar fluir la corriente durante más de dos segundos.

Por la especificación del cable sabemos la resistencia por metro R y la masa de cobre por metro M. Dada la corriente, I, sabemos que la potencia disipada en el cable es I^2 R por metro. La energía térmica total disipada por metro de cable es, por tanto, E=I^2 R t, donde t=2 segundos es el tiempo que dura la corriente. Estimamos (de forma conservadora) que el calor que sale del cable de cobre durante estos 2 segundos es insignificante, por lo que el aumento de temperatura T viene dado por

T=E/(MC) = I^2 R t / (MC)

donde C es la capacidad calorífica específica del cobre. Hay que elegir un cable con R y M tal que este aumento de temperatura T sea aceptable.