Tutorial - Modelado Monofásico

Este tutorial muestra cómo elaborar un diagrama-unifilar con equipos monofásicos. Los pasos clave incluyen insertar el equipos monofásicos, hacer conexiones de varias configuraciones de cables y establecer el tipo de servicio para el equipos monofásicos. Una vez completados los datos unifilares y del equipo, puede realizar análisis como cortocircuito, arco eléctrico y coordinación en equipos monofásicos.

Elaborar el Diagrama-unifilar

Siga los pasos de este tutorial para crear el diagrama-unifilar que se muestra a continuación.

Agregar una Barra y Servicio-Eléctrico a un Diagrama-unifilar Nuevo

  1. Haga clic en Archivo > Nuevo > Nuevo Diagrama-unifilar para iniciar un diagrama-unifilar nuevo.

  2. Desde la Paleta de Equipos (o la pestaña Insertar) asegúrese que la paleta 3F está seleccionada y luego arrastre una barra al diagrama-unifilar. (Referiremos a la Paleta de Equipo durante el resto de este tutorial, pero los pasos son esencialmente los mismos para la pestaña de Insertar). Haga doble clic en el símbolo de la barra para establecer el kV de base de la barra en ,480 y luego haga clic en OK.

    3.  

  3. Desde la paleta de equipo 3F, arrastre un servicio-eléctrico y conectarlo a la barra en el diagrama-unifilar. Haga doble-clic en el símbolo del servicio-eléctrico para escribir los datos del servicio-eléctrico de la siguiente manera:

    • kV del Servicio-eléctrico: 0,48

    • Unidad de Corriente máxima de cortocircuito: MVA

    • MVA de Cortocircuito Trifásico: 20

    • X/R: 5

    • MVA Cortocircuito Línea-Única-a-Tierra: 20

    • X0/R0: 5

  4. Haga clic en OK para cerrar el cuadro de diálogo.

    5. Sugerencia: Es una buena práctica guardar el archivo al elaborar el diagrama-unifilar.

  5. Estire la longitud de la barra en el diagrama-unifilar. Para hacer esto, mueva el cursor a cualquier extremo del símbolo de la barra y luego haga clic y arrastre el puntero del mouse para estirar la longitud de la barra.

Agregar un Cable Monofásico, Carga y Interruptor-automático

Para agregar equipo monofásico:

  1. Primero, seleccione la pestaña 1F en la Paleta de Equipo (o el botón en la pestaña Insertar).

  2. Arrastre un cable de la paleta de equipo. El texto "1F" aparece junto al cursor para indicar un elemento 1F se inserta (equipos trifásico no muestran texto con el cursor).

  3. Conecte el cable monofásico a la barra. Aparece el cuadro de diálogo Seleccionar la Conexión de Fase.

    • Las posibles conexiones monofásicas línea a línea de un sistema trifásico son AB, BC y CA.

    • Las posibles conexiones monofásicas de línea a neutro de un sistema trifásico son AN, BN y CN.

    Haga clic en AN.

    Aparece un símbolo de conector de fase en el punto de conexión—esto indica que la configuración de fase o cable es diferente de la barra de aguas arriba. Pase el puntero del mouse sobre el símbolo del conector de fase para mostrar la información de conexión.

    Se puede apagar el símbolo del conector de fase en Opciones de Sistema. Por ahora, déjelo como está.

  4. A continuación, inserte una carga monofásica para conectar en el extremo inferior del cable. Tras la conexión, se inserta automáticamente una barra entre el cable y la nueva carga. Se le asigna automáticamente el kV base de 0,277 kV a la barra nueva para reflejar la conexión AN extraída de una barra trifásico de 0,48 kV.

  5. Haga doble clic en el símbolo de conector de fase para abrir el cuadro de diálogo Seleccionar la Conexión de Fase. Esto le permite cambiar las conexiones de fase para el circuito. Por ahora, deje la conexión como AN, pero tenga en cuenta que elegir una conexión de línea a línea como AB, BC o CA invalidaría el kV base del bus descendente.

  6. Haga doble clic en el cable para abrir el cuadro de diálogo del cable e ingrese los siguientes datos en la pestaña de Especificaciones:

    • Unidad: EE.UU.

    • Núm/F: 1

    • Tipo: 1/C

    • Aislamiento: THWN

    • Tamaño: 4/0

    • Material del Conductor: Cobre

    • Longitud: 75 pies

    Haga clic en Calcular para calcular las impedancias y luego haga clic en OK para cerrar el cuadro de diálogo.

    Nota: Si está utilizando el sistema métrico, puede elegir datos equivalentes.

  7. Haga doble clic en el símbolo de carga y escribir los datos siguientes en la pestaña Especificaciones:

    • Unidad de Carga: kVA @ PF

    • kVA Constante: 50

    • FP: 0,8

    Haga clic en OK para cerrar el cuadro de diálogo.

  8. Inserte un disyuntor monofásico de bajo voltaje en línea con el cable y justo debajo del símbolo del conector de fase. Abre el diálogo Datos de Interruptor-automático BT para escribir los datos siguientes en la pestaña Especificaciones:

    • Clase : MCCB

    • Fab. Interruptor-automático: (Genérico)

    • Tipo Interruptor-automático: Std

    • Estilo Interruptor-automático: 225AF

    En la pestaña Cortocircuito, haga clic en Calcular para importar la clasificación de cortocircuito.

    En la pestaña Disparo Fase, escribe:

    • Marco: 225(150-225AT)

    • Amperios de Disparo: 225

      Instantáneo: HI (2250A)

    Haga clic en OK para cerrar el cuadro de diálogo.

Agregar un Transformador Monofásico y Panel

  1. Arrastre un transformador monofásico de dos devanados de la paleta de equipos y conéctelo a la barra trifásico 0,48kV.

  2. En el cuadro de diálogo Seleccionar Conexión de Fase, haga clic en BC. Tenga en cuenta que el transformador obtiene automáticamente la tensión nominal de 0,48 kV en el lado primario, ya que esta conexión es de línea-a-línea en la barra trifásico.

  3. Haga doble-clic en el símbolo de transformador y escribir los datos siguientes:

    • Norma: ANSI

    • Tipo: Seco

    • Clase: AA

    • Temp: 150

    • Forma: Núcleo

    • A kV Nominal: 0,24

    • A kV de Toma: 0,24

    • Clasificación kVA: 50

      Seleccione la casilla de verificación para Conexión Toma Central. Esto especifica que el transformador tiene una toma central con conexión a tierra del neutro en el devanado secundario (el lado "Hacia"), lo que hace que el servicio sea de tipo 1F-3H. La tensión del sistema para esto se conoce como 120/240V.

      Nota: Si no marca esta casilla, el secundario del transformador se trata como un servicio de línea-a-neutro 1F-2H.

      En la pestaña Impedancia, para Z%, escribe 2 y luego haga clic en Calcular para obtener la relación X/R.

      Haga clic en OK para cerrar el cuadro de diálogo.

  4. Arrastre un panel monofásico de la paleta de equipos y conéctelo al lado secundario del transformador.

  5. Haga doble-clic en el panel para ver los datos de conexión (ver figura a continuación). El kV de base de 0,24 se hereda del transformador. Esta es la tensión línea-a-línea. El voltaje de línea a neutro es de 0,12 kV. El campo de servicio muestra 1F-3H.

    Nota: El icono de información azul indica que para cambiar el Servicio es necesario desconectar el panel primero.

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  6. Haga clic en la pestaña Descripción en el cuadro de diálogo del panel. Cuando se le solicite el número de filas, escriba 6 y luego haga clic en OK. Esto crea 6 filas a cada lado de la hoja de cálculo para completar los datos del circuito ramal.

  7. En la hoja de cálculo, cambie la Vista a Detallado - Ambos Lados y luego desplácese hacia la derecha para ingresar los datos de carga como se muestra en la figura a continuación. El primer circuito es un circuito de dos polos (filas 1 y 3) para el cual la tensión de carga es 0,230kV y la carga es 2000 VA. Los VA de carga se dividen equitativamente entre las columnas VA de carga VA(L1) y VA(L2). Algunos pueden referirse a las columnas como A y B. En la fila 5, ingrese 0,12kV, 1 Polo y 500VA debajo de la columna VA(L1).

    8.    

    Haga clic en OK para cerrar el cuadro de diálogo.

  8. Inserte un disyuntor monofásico en el lado primario del transformador y luego escribe los siguientes datos:

    • Clase: MCCB

    • Fab. Interruptor-automático: (Genérico)

    • Tipo Interruptor-automático: Std

    • Estilo Interruptor-automático: 225AF

    En la pestaña Cortocircuito, haga clic en Calcular para importar la clasificación de cortocircuito.

    En la pestaña Disparo Fase, escribe los datos siguientes:

    • Marco: 225(150-225AT)

    • Amperios de Disparo: 150

    • Instantáneo: HI (1500A)

    Haga clic en el botón OK para cerrar el cuadro de diálogo.

Agregar un Sub-Panel Monofásico y Motor

A continuación, agregaremos un circuito de 120V que se extiende desde el panel.

  1. Inserte un cable monofásico, comenzando desde el panel PNL-1 y arrastre hacia la izquierda como se muestra en la figura a continuación.

  2. En el cuadro de diálogo Seleccionar Conexión de Fase, haga clic en L2N. El cuadro de diálogo le permite especificar el tipo de conexión deseado. Desde un sistema monofásico - 3 Hilos puede conectar:

    • Equipo 1F-3H (también conocido como LLN).

    • Equipo conectado 1F-2W línea-a-línea (LL).

    • Equipo conectado 1F-2H línea-a-neutro (LN) utilizando conductores activos (línea) L1 o L2 y neutro.

  3. Inserte un motor monofásico para conectar en el extremo inferior del cable. Esto inserta automáticamente una barra con el kV de base de 0,12.

    Arrastre el segmento horizontal del cable hacia arriba para que coincida con la figura a continuación. Esto ayuda a que el diagrama-unifilar sea más ordenado y el conector de fase sea más fácil de ver.

  4. Abre el cuadro de diálogo Datos de Cable y establece los parámetros siguientes:

    • Unidad: EE.UU.

    • Núm/F: 1

    • Tipo: 1/C

    • Aislamiento: THWN

    • Tamaño: 4

    • Material del Conductor: Cobre

    • Longitud: 50 pies

    Haga clic en Calcular para calcular las impedancias y luego haga clic en OK para cerrar el cuadro de diálogo.

  5. Abre el cuadro de diálogo Datos de Motor y establece los parámetros siguientes:

    • kV: 0,115

    • HP: 2

    En la pestaña Cortocircuito del cuadro de diálogo del motor, haga clic en Calcular para obtener la relación X/R.

    Haga clic en OK para cerrar el cuadro de diálogo.

  6. Abre el cuadro de diálogo para panel PNL-1.

    En la pestaña Descripción, en Fila 7 y la columna Tipo de Carga, seleccione Sub-Panel.

    En la columna Sub-Línea, seleccione Cab: C-2 para seleccionar el cable que alimenta el motor aguas abajo.

    Desplácese hacia la derecha para encontrar la columna Editar Dispositivo en la sección Dispositivo de Protección. En la misma fila haga clic en el botón Datos para mostrar los datos del interruptor-automático BT. Escribe los datos siguientes:

    • Fab. Interruptor-automático: (Genérico)

    • Tipo Interruptor-automático: Std

    • Estilo Interruptor-automático: 50AF

    En la pestaña Cortocircuito, haga clic en Calcular para importar la clasificación de cortocircuito.

    En la pestaña Disparo Fase, escribe los datos siguientes:

    • Marco: 50A

    • Amperios de Disparo: 30

    Haga clic en OK para cerrar el cuadro de diálogo del interruptor-automático BT y luego haga clic en OK para cerrar el cuadro de diálogo del panel.

  7. Para agregar un disyuntor de entrada de servicio, primero seleccione la paleta de equipos 3PH y luego inserte un disyuntor trifásico de bajo voltaje en línea con la red pública.

    Abre el cuadro de diálogo Datos de Interruptor-automático y escribe los datos siguientes:

    • Clase: MCCB

    • Fab. Interruptor-automático: (Genérico)

    • Tipo Interruptor-automático: Std

    • Estilo Interruptor-automático: 400 AF

    En la pestaña Cortocircuito, haga clic en Calcular para importar la clasificación de cortocircuito.

    En la pestaña Disparo Fase, escribe los datos siguientes:

    • Marco: 400(400AT)

    • Amperios de Disparo: 400

    • Instantáneo: 4000

    Elige OK para cerrar el cuadro de diálogo.

La creación del diagrama unifilar ahora está completa. Guarde el archivo.

Análisis de Cortocircuito

En la pestaña Inicio, haga clic en Cortocircuito.

Nota: Si los datos no están completos, no podrá ingresar al análisis de cortocircuito. Si hay algún mensaje de error por datos incompletos, complete la entrada de datos para el equipo afectado.

Haga clic en Provocar Falla a Todas las Barras para fallar todos las barras para mostrar las corrientes de cortocircuito.

Se puede seleccionar el tipo de falla para la barra trifásica en la pestaña de Cortocircuito.

Para un panel 1F-3H alimentado por un transformador monofásico con toma central, puede obtener diferentes resultados para fallas de línea-a-tierra o de línea-a-línea. Puede elegir el tipo de falla monofásica en la pestaña Control del cuadro de diálogo Opciones de cortocircuito, como se muestra a continuación. La corriente de falla de línea-a-tierra será más alta que la corriente de falla de línea-a-línea cuando el punto de falla está cerca de un transformador.

Coordinación

Abre el modo de análisis Coordinación Seleccione el interruptor-automático BT BL-3 en el servicio-eléctrico y todos los elementos del circuito que suministran la carga de 50 kVA y luego haga clic en Graficar Curva de Disparo. Obtendrá un gráfico similar al que se muestra a continuación.

Tenga en cuenta que el eje horizontal del gráfico tiene una referencia de tensión que incluye una barra de referencia. Si solo hubiera equipos trifásicos en la Curva de Disparo, sería suficiente escalar todas las curvas del equipo basándose solo en la tensión. Cuando se incluye equipo monofásico, se requiere considerar la conexión de fase además del voltaje mientras se superponen las curvas en un gráfico común.

En este ejemplo, todas las curvas se escalan al BUS-2 277V conectada como LN. Cualquier corriente de falla en esta barra también resultará en la misma corriente de falla en la barra trifásico 480V aguas arriba. Entonces, para sobreponer las curvas basadas en tensión y tipo de conexión, la curva BL-3 no debe desplazarse hacía la izquierda por un factor de 1/√3. Esto se hace automáticamente.

En la ventana del diagrama-unifilar del lado izquierdo del gráfico de la Curva de Disparo, haga clic en BUS-1 y seleccionar Establecer como Referencia para Escalado de Curva de Disparo.

Esto cambia la barra de referencia y la tensión, y cambia las curvas en consecuencia, como se muestra a continuación.

   

Cierre el gráfico de Curva de Disparo cuando haya terminado. No necesita guardar sus cambios.

Análisis de Relámpago de Arco

Haga clic una vez en un área en blanco del diagrama unifilar para eliminar la selección de elementos antes de continuar.

  1. Abre el modo de análisis Cortocircuito.

  2. Haga clic en Opciones de Cortocircuito y en la pestaña Peligro de Relámpago de Arco, establece Tiempos Máximos a 2 segundos para ambos campos <0,25 kV y 0,25 to 1kV.

  3. Haga clic en OK para cerrar el cuadro de diálogo.

  4. Haga clic en Relámpago de Arco, haga clic en Provocar Fallas en Barras y luego haga clic en Arreglar para Relámpago de Arco. Los resultados del relámpago de arco deben verse como los que se muestran a continuación.