Cypelec. Instalações Eléctricas de Baixa Tensão

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CYPELEC Networks

CYPELEC Networks é um programa para a análise de sistemas de energia em redes elétricas, criado para auxiliar o projetista no projeto e cálculo de instalações de alta e baixa tensão.

As verificações de cálculo realizadas no programa baseiam-se nas especificações IEC 60364-5-52 ou NEC (National Electrical Code), dependendo do tipo de cabo selecionado .

Dispõe de uma interface gráfica simples que permite criar e editar facilmente esquemas de potência e diagramas unifilares. Incorpora uma grande variedade de equipamentos elétricos para a realização de diagramas como por exemplo, as fontes de alimentação, geradores, transformadores de dois e três enrolamentos, cabos de baixa e média tensão, linhas de transmissão de alta tensão, baterias de condensadores, cargas e motores elétricos, etc., assim como os dispositivos de proteção e demais equipamentos elétricos.

CYPELEC Networks permite obter a análise do fluxo de cargas e por conseguinte o cálculo das tensões e defasamentos nas barras ou barramentos, as intensidades nas linhas e ramais e os fluxos de potência ativa e reativa do sistema elétrico.

Esta aplicação está integrada no fluxo de trabalho Open BIM através do standard IFC.

Realiza o projecto eléctrico composto por: memória, cálculos, condições técnicas, medições e esquemas eléctricos.

CYPELEC Networks. Trabalho com BIMserver.center.

Trabalho com BIMserver.center

Para usar a aplicação é necessário registrar-se na plataforma web BIMserver.center. Uma vez descarregado e instalado o programa, assim como o sincronizador para BIMserver.center, as novas obras criadas pelo utilizador deverão ter associado um projeto alojado na plataforma, permitindo assim um fluxo de trabalho colaborativo Open BIM.

CYPELEC Networks está disponível para descarga na plataforma BIMserver.center e atualmente pode-se instalar em português, espanhol, francês, italiano e inglês.






Método de cálculo

Para obter os valores característicos da instalação (tensões, intensidades e potências), o programa estabelece uma análise matricial do sistema através das conexões entre os elementos que a compõem. As características físicas de cada elemento impedante definirão os valores da matriz de admissão do sistema, e as propriedades de consumo nas cargas de geração nas fontes de abastecimento definirão as condições de operação do sistema.

O cálculo das tensões dos nós e os fluxos de potência para todos os elementos do sistema elétrico realiza-se através do método de Newton-Raphson. Este método obtém os resultados através de iterações sucessivas da resolução matricial, parando o processo quando as funções de potência forem menores que o erro máximo permitido.

Devido à análise matricial do sistema e ao método de convergência utilizado para o cálculo, o programa permite introduzir qualquer distribuição de elementos interconectados entre si, proporcionando velocidades de computação totalmente otimizadas e um nível de precisão nos resultados configurável pelo utilizador.

CYPELEC Networks. Ambiente de trabalho.

Ambiente de trabalho

O software está desenvolvido em dois espaços de trabalho representados por dois separadores:

  • Esquemas
  • Desenhos de planta


CYPELEC Networks. Ambiente de trabalho.

Edição de parâmetros do desenho

Em ambos os separadores (Esquemas e Desenhos de planta), o programa permite gerar desenhos independentes para definir os esquemas que compõem a instalação e os desenhos de planta. Em cada um dos desenhos de esquemas é possível configurar as propriedades de aparência para que a impressão se ajuste ao formato selecionado pelo utilizador e para que o tamanho de fonte dos textos tenha uma visibilidade adequada. Para isso, estão disponíveis as seguintes opções:

CYPELEC Networks. Ambiente de trabalho.

  • Título do desenho
    Identifica cada desenho através de uma referência de texto.
  • Descrição
    Permite introduzir um pequeno texto descritivo associado ao conteúdo do desenho.
  • Formato de papel
    Pode-se escolher entre os distintos formatos DIN ou ANSI.
  • Orientação do desenho
    Permite alterar a orientação entre Vertical e Horizontal.
  • Tamanho dos textos
    Através desta escala modifica-se o tamanho dos textos em relação às dimensões do elemento que descrevem.
  • Factor de escala
    Afeta todos os elementos desenhados (elementos, conexões e textos), de modo que é possível fazer ajustes nas dimensões gerais do esquema e enquadrá-lo de modo a que não exceda os limites do papel.

Separador "Esquemas"

CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

Opções gerais

CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

Bibliotecas CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".


O programa proporciona uma seleção de dispositivos cujas características são armazenadas em diferentes bibliotecas de elementos. As propriedades de cada elemento são definidas a partir dos catálogos dos principais fabricantes do sector, no entanto, estas bibliotecas são totalmente editáveis pelo utilizador, que poderá modificar parâmetros ou adicionar novos elementos se assim o desejar. As bibliotecas disponíveis no programa são as seguintes:

  • Cabos

  • Linhas de transmissão

  • Cabos de terra

  • Fusíveis

  • Interruptores

  • Baterias de condensadores

  • Configurações das linhas de transmissão (torres eléctricas)




















CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".    CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".    CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

Configuração CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".


  • Opções de cálculo
    Aqui é possível modificar parâmetros como a frequência da rede, a potência base para a conversão para o sistema PU, o número máximo de iterações e o erro máximo permitido para o cálculo iterativo.
  • Opções de desenho
    Com esta opção pode-se ativar o desativar os campos que aparecem nas etiquetas de cada elemento do desenho, bem como o tamanho utilizado para a fonte de todos os textos.
  • Linhas de utilizador
    Esta ferramenta permite configurar linhas de vários elementos em bloco para introdução conjunta sobre o desenho. Cada elemento deve estar definido com a referência à biblioteca correspondente para incorporar as suas características de cálculo. Através desta função também se controla a visualização destas linhas predefinidas na barra de elementos, assim como o ícone utilizado para a sua seleção.
  • Verificações na linha
    O programa realiza uma série de verificações de cálculo selecionáveis pelo utilizador. Através desta opção, poderão definir-se os limites de aplicação das verificações e ativá-las ou desativá-las segundo o critério do utilizador.


Fontes de alimentação CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

É possível introduzir as seguintes fontes de alimentação:

  • CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

    Abastecimento
    A fonte de abastecimento é o ponto de início da instalação. Na fonte de alimentação estabelece-se a tensão de alimentação da rede, que será a posteriori a tensão base da instalação, as suas características de conexão e as suas características de curto circuito. Em todos os projetos elétricos é necessário a introdução de pelo menos uma fonte de abastecimento.
  • CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".





  • Gerador
    A fonte de abastecimento pode ser acompanhada de um ou vários geradores instalados ao longo da instalação elétrica. Para o gerador introduzem-se as suas características nominais, de conexão e de curto-circuito. Um aspeto notável nos geradores é a definição do seu modo de funcionamento. O modo de funcionamento do gerador pode ser mantendo a tensão fixa através da regulação da potência reativa ou mantendo a potência reativa fixa, e neste caso, regula-se a tensão entre dos valores mínimo e máximo.




  • CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".  CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".





  •  Transformadores de dois e três enrolamentos
    Os transformadores de dois e três enrolamentos permitem variar e ajustar a tensão e a conexão nos seus respetivos enrolamentos. Uma característica notável nos transformadores é a possibilidade de configurar o comutador de tomadas com o objetivo de regular a tensão nos barramentos conectados aos enrolamentos do transformador.








  •  Bateria e gerador fotovoltaico
    São elementos de desenho para completar o esquema.


Conductores CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

Os tipos de condutores disponíveis são:



    CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

  • Cabos
    A seleção do modelo do cabo escolhido realiza-se a partir de famílias definidas na biblioteca. O programa assumirá as características físicas do cabo selecionado e o utilizador deverá definir as condições de instalação do mesmo. As condições de instalação dependerão se o cabo selecionado está definido segundo o standard IEC ou segundo o standard ANSI. Deste modo, a partir das tabelas definidas na norma IEC 60364-5-52 ou das tabelas definidas na NEC (National Electrical Code), obtém-se a intensidade máxima admissível para cada condutor e as impedâncias necessárias para los cálculos de tensão e intensidade.

    Em relação à configuração dos condutores, o painel proporciona todas as combinações possíveis para poder selecionar as características dos cabos de alimentação; condutores simples, cabos multicondutores de diferentes combinações (2x, 3x, 4x, 5x…), cabos tríplex, tanto para baixa tensão como para média tensão. As características do cabo em conjunto com o método de instalação determinam a impedância em série e a admitância paralela do cabo, necessárias para o cálculo do fluxo de cargas da instalação e, por conseguinte, a intensidade. Esta intensidade comparada com a capacidade do cabo determina se o cabo é válido.


  • CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".





  • Linhas de transmissão
    À semelhança do que acontece com os cabos o programa proporciona uma grande versatilidade para selecionar os condutores que formam a linha de transmissão de alta tensão, incluindo a possibilidade de situar estes condutores sobre torres elétricas típicas.












  • CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".







  • Impedâncias
    Além dos cabos e linhas de transmissão é possível incorporar impedâncias em valor PU ou em Ohms.




Elementos terminais CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

Os elementos terminais que o programa dispõe são:

    CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

    CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".



  • Cargas
    As cargas podem ser introduzidas através do seu consumo em potência (aparente, ativa e reativa) ou através do seu consumo em intensidade, de modo que qualquer valor introduzido modifica os restantes parâmetros.






  •  Condensadores e bateria de condensadores
    O condensador e a bateria de condensadores são definidos através da contribuição de energia reativa capacitiva no sistema elétrico com o objetivo de melhorar o fator de potência.










  • CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

  • Motores
    O painel do motor permite definir as características de funcionamento para obter os resultados de intensidade consumida em função do regime de funcionamento escolhido e do instante após o arranque.

    Deste modo, na descrição do motor deve-se estabelecer a potência do mesmo, a tensão nominal para o qual está projetado e o tipo de alimentação (monofásica ou trifásica).

    Nas condições de operação é permitido estabelecer três regimes de funcionamento (100%, 75% ou 50% da carga total) e decidir para qual deles trabalha o equipamento. Em função do modo selecionado, será obtida uma intensidade exigida, a partir da qual se desenhará a curva de funcionamento e arranque.

    Em “Velocidade angular” realiza-se o cálculo das RPM em função do número de polos e do deslizamento da máquina.

    Por último, em “Condições de funcionamento” estabelecem-se os parâmetros críticos para o arranque do motor, como a intensidade pico, a intensidade de arranque ou o tempo de arranque. Com todos os dados corretamente definidos, o programa mostra a curva de arranque do motor num gráfico Intensidade-Tempo em escala logarítmica. Este gráfico será utilizado na proteção do motor para realizar corretamente a seleção do dispositivo e garantir o não disparo da proteção nos instantes iniciais do arranque.

  • Lâmpadas
    Elementos de desenho para completar o esquema.

  • Terra
    Elementos de desenho para completar o esquema.


Protecções CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

As proteções que podem ser introduzidas no programa são:

  • Magnetotérmicos de alta tensão
    Elemento de desenho para completar o esquema.

  • Contactores
    Elementos de abertura e fecho que permitem modificar a continuidade do sistema em diferentes partes do esquema.


  • CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".


  • Magnetotérmicos de baixa tensão
    O painel de seleção de interruptores magnetotérmicos está estruturado para que a seleção do equipamento se realize a partir das referências de fabricante importadas na biblioteca. Para isso, dispõe-se de um filtro de parâmetros característicos, no qual se podem ativar ou desativar diferentes propriedades, de modo que a lista de seleção seja reduzida aos equipamentos que cumpram os requisitos desejados pelo utilizador.

    Abaixo da lista de seleção encontram-se os parâmetros de regulação dos dispositivos que tenham habilitada esta funcionalidade.

    As propriedades do dispositivo selecionado são resumidas numa tabela de características situada junto à curva de disparo do mesmo. Esta, atualiza-se com as modificações da regulação, pelo que é possível realizar uma verificação visual dos limites de coordenação e seletividade com cabos e cargas de motores, cujas curvas de comportamento se podem visualizar sobre a mesma janela gráfica.








  • CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

  • Fusíveis
    O painel de seleção de fusíveis é muito semelhante ao dos interruptores magnetotérmicos, disponibiliza um filtro de parâmetros característicos, uma lista de modelos e, por último, uma seleção do tamanho selecionado dentro do modelo. A curva característica do fusível escolhido aparece representada no gráfico situado à direita do painel.


  • Contactos e contactos de comutação
    Elementos que permitem a abertura ou fecho da corrente no tramo da instalação onde estão situados.

Linhas de elementos CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

Com a finalidade de oferecer ao utilizador uma introdução de elementos mais dinâmica, desenvolveu-se a ferramenta “Linha”. Com ela é possível configurar diferentes blocos de elementos para introdução conjunta sobre o desenho. O seletor inclui as linhas definidas previamente nas opções de configuração, no entanto, é possível adicionar mais elementos a cada linha, incluindo o de gerar um agrupamento de elementos partindo de zero. As modificações realizadas nos blocos de elementos com este botão não terão repercussão nos definidos na biblioteca de linhas, para armazenar linhas na biblioteca deve-se aceder à secção correspondente das opções de configuração.

Além do botão geral para a introdução de linhas predefinidas, o programa tem uma série de acessos rápidos a estas linhas previamente configuradas pelo utilizador. A sua visualização na barra de ferramentas depende da sua ativação nas opções de configuração.



Elementos de medida e controle CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".


Este grupo inclui uma série de elementos de desenho para completar o esquema sem necessidade de definir as suas propriedades elétricas. Dispõe de:

  • Autotransformadores
  • Transformadores de corrente
  • Transformadores de tensão
  • Relés de sobreintensidade
  • Relés motor
  • Relés de corte diferencial
  • Relés térmicos
  • Relés magnéticos
  • Relés multifunções
  • Inversores
  • Retificadores
  • Filtros de harmónicos
  • Multímetros
  • Voltímetros
  • Amperímetros
  • Contadores


Conexões CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".


Este grupo de botões inclui as funcionalidades orientadas para a interconexão dos elementos que compõem a instalação:

  • Conexão
    Permite traçar uma polilinha para unir elementos entre si. No momento de estabelecer as conexões entre elementos, uma ajuda será ativada e os terminais dos elementos suscetíveis de serem conectados com o elemento de partida serão iluminados.
  • Bus
    Introduz uma barra na qual se conectam diferentes elementos. Para efeitos de cálculo comporta-se como um nó, de modo que cada barramento terá uma etiqueta de resultados com o valor da sua tensão de operação.
  • Ponto de continuidade
    Trata-se de um elemento que permite conectar diferentes pontos do esquema, ou esquemas distintos, para realizar o cálculo integral da instalação sem necessidade de a incluir no mesmo desenho. Para isso, deve-se colocar um destes elementos em cada ponto que se deseja unir, atribuir a mesma referência e continuar o desenho como se ambos os pontos estivessem diretamente conectados.


Legendas CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

É possível introduzir as seguintes legendas no esquema da instalação:

  • Identificador
    Etiqueta configurável que permite marcar o nível de tensão assim como uma referência de três letras para cada esquema ou parte do esquema.
  • Caixa de texto

Ferramentas de edição CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

O programa dispõe das seguintes ferramentas de edição:

  • Editar
    Trata-se do modo de trabalho ativado por defeito e permite abrir os painéis de características de cada equipamento para modificar as suas propriedades.
  • Copiar
    Permite copiar os elementos selecionados para uma nova localização no desenho.
  • Mover
    Permite mover um único elemento para uma nova localização no desenho. Utilizando esta ferramenta também é possível atuar sobre os elementos de conexão e modificar o comprimento de conexões e barramentos.
  • Mover um grupo de elementos
    Permite mover os elementos selecionados para uma nova localização no plano.
  • Apagar
    Elimina do desenho os elementos selecionados.
  • Rodar
    Permite rodar elementos sobre o eixo de rotação selecionado.




  • CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".



  • Igualar
    Ferramenta que permite igualar as propriedades de um elemento aos restantes da sua classe. Para isso, em primeiro lugar deve clicar sobre o elemento de referência e, em seguida, naqueles que se deseja atribuir a informação copiada. Os elementos suscetíveis de serem modificados serão iluminados com uma cor que os destaca para facilitar a sua localização ao utilizador.


Cálculo CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

O grupo de cálculo possui as seguintes ferramentas.

  • Actualizar resultados
    Inicia o motor de cálculo do programa para obter resultados e avaliar o cumprimento dos limites estabelecidos para cada grandeza.
  • Mostrar/Ocultar resultados
    Ativa ou desativa a visualização de avisos e erros sobre o esquema.
  • Verificações
    Lança uma tabela onde são mostrados os elementos que apresentam erros de verificação. Lista-se o tipo de elemento, a sua referência, a condição de verificação relativa ao aviso de que se está a fazer, o limite de verificação introduzido, o valor de operação da grandeza avaliada e a diferença entre o limite e as condições de operação.

  • CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

  • Resultados
    Permite alterar a visualização dos resultados apresentados sobre o esquema, passando do valor PU para a grandeza junto à sua unidade.


Correntes de curto-circuito

CYPELEC Networks realiza o cálculo das correntes de curto-circuito segundo a norma internacional IEC 60909.

O grupo "Curto-circuito" da barra de ferramentas inclui todas as opções que permitem calcular, configurar e obter resultados de cálculo das correntes de curto-circuito:







CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

  • Cálculo da corrente de curto-circuito
  • Análise das hipóteses de curto-circuito
  • Visualização de resultados
  • Listagem de resultados
  • Opções de cálculo
  • Verificações
  • Mostrar/Ocultar resultados


CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".









Cálculo da corrente de curto-circuito

Calcula a corrente de curto-circuito simétrica inicial (I"k) na instalação elétrica para os seguintes tipos de curto-circuito:

  • Curto-circuito trifásico
  • Curto-circuito bifásico
  • Curto-circuito bifásico à terra
  • Curto-circuito monofásico à terra










Análise das hipóteses de curto-circuito

CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

Com esta opção é aberta uma caixa de diálogo permitindo visualizar, para cada hipótese, duas tabelas mostrando os resultados de cálculo das correntes de curto-circuito (separador Resultados) e a verificação de curto-circuito dos interruptores (separador Protecções).

  • Separador Resultados
    Apresenta uma tabela com todas as correntes de curto-circuito calculadas, por fase, máximas e mínimas.












  • Separador Protecções
    Apresenta uma tabela com os interruptores disponíveis na instalação e verifica se o poder de corte do interruptor é superior à intensidade de curto-circuito máxima.






Visualização de resultados

Esta opção abre uma nova barra de ferramentas que permite configurar a visualização dos resultados em ecrã. O utilizador pode optar por:



CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

  • Visualizar a corrente de curto-circuito trifásica, bifásica, bifásica à terra, monofásica à terra ou todas ao mesmo tempo.
  • Selecionar a fase das correntes de curto-circuito que deseje.
  • Selecionar as correntes de curto-circuito máximas ou mínimas.


CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".



Listagem de resultados

Apresenta uma tabela com os resultados das correntes de curto-circuito, assinalando a "negrito" o valor máximo e mínimo para cada barramento. De assinalar que o tipo de curto-circuito que conduz à corrente mais alta, depende dos valores das impedâncias de curto-circuito de sequência direta, inversa e homopolar do sistema.









CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

Opções de cálculo

Este botão abre uma caixa diálogo que dispõe de cinco secções:

  • Fator de tensão "c" para o cálculo das correntes de curto-circuito máximas e mínimas
    Nesta secção especificam-se os valores do fator de tensão "c" da tabela 1 da norma IEC 60909-0. No entanto, podem ser alterados e o seu valor influir no cálculo das correntes de curto-circuito máximas e mínimas.

  • Impedância de defeito
    Opcionalmente pode-se especificar uma impedância de defeito para os casos em que se considere que o curto-circuito não é franco (com impedância nula).

  • Poder de corte nos interruptores segundo o standard IEC
    Nesta secção é possível escolher a potência de corte (de serviço ou última) que se compara com a corrente de curto-circuito máxima, na verificação específica do interruptor para curto-circuito.

  • Seleção das hipóteses de estado a analisar
    Permite selecionar as hipóteses com as quais deseja calcular o curto-circuito.

  • Seleção dos elementos a analisar
    Permite selecionar em que barramentos ou posições relativas do cabo se pretende calcular as correntes de curto-circuito.















CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

Verificações

Com esta opção são apresentados num painel as verificações de curto-circuito que não cumprem. Uma delas é a validação dos interruptores instalados para curto-circuito.



Mostrar/Ocultar resultados

Permite mostrar ou ocultar os resultados de curto-circuito em ecrã.

Correntes de curto-circuito numa posição relativa do cabo

CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".

Um cabo ou linha de transmissão, encontra-se situado entre dois barramentos. O CYPELEC Networks calcula as correntes de curto-circuito em ambos os barramentos, isto é, calcula as correntes em cada extremidade do cabo.

O programa dispõe de uma opção que permite calcular as correntes de curto-circuito numa posição relativa do cabo, para além dos seus extremos. Para isso é necessário ativar a opção "Curto-circuito numa distância relativa o cabo" e indicar a posição relativa (entre 0 e 1) onde se produz o curto-circuito. Posteriormente e após o cálculo, o programa refletirá os resultados deste curto-circuito ao lado da representação do cabo ou linha de transmissão.


CYPELEC Networks. Separador "Esquemas".



Separador "Desenhos de planta". Ambiente Open BIM

CYPELEC Networks. Separador "Desenhos de planta". Ambiente Open BIM.

Além do separador “Esquemas”, o CYPELEC Networks possui um separador “Desenhos de planta” onde se pode realizar o desenho da instalação sobre plantas de CAD ou fazer a importação da geometria de um modelo BIM.

Através deste separador o utilizador poderá interagir com os restantes elementos que compõem a instalação, importando tanto a geometria do edifício como os equipamentos elétricos definidos em outros programas, como, por exemplo, luminárias ou equipamentos com consumo de energia.

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