Simulación magnética de configuraciones de cables en paralelo

Para una mejor comprensión del siguiente artículo se recomienda descargar los archivos de esta publicación: Documentos. Charolas portacables. Bandejas portacables

Aquí se presenta a grandes rasgos las características que deben tener los cables en paralelo : http://themad.website/sites/cableselectricos/articulos/instalacion-de-cables-monoconductores-en-paralelo/

En la IEC 60364-5-52-2009 puedes encontrar algunas configuraciones recomendadas de cables en paralelo.

Planteamiento y parámetros de la simulación

Las configuraciones de cables en paralelo deben cumplir 2 principios básicos:

1. Las configuraciones deben de fomentar una densidad de flujo magnético la más baja posible.
2. La reactancia inducida por otros cables debe de ser la más baja y uniforme posible.

La simulación se ha hecho con un programa de método de elementos finitos llamado femm (http://www.femm.info/wiki/HomePage), este es gratuito. La simulación se realizó con el módulo de problemas magnéticos de femm con los siguientes parámetros:

Todos los archivos necesarios para la simulación los puedes encontrar en este link. Al tratar de mostrar varias configuraciones de cables en una sola imagen, se perdió resolución de la imagen, para una mejor resolución es necesario correr la simulación en femm con los archivos proporcionados.

La siguiente tabla muestra los colores de los diferentes niveles de densidad de flujo magnético de las imágenes de la simulación:

Consideraciones y parámetros en la simulación

• En la simulación hay 3 fases A, B, C y neutro. 
• Cada fase tiene una corriente de 100A valor pico (así se ingresan los valores en femm) con su respectivo ángulo de desfasamiento, el neutro se considera sin corriente.
• Los subíndices representan cada grupo de cables.
• Hay 3 materiales en la simulación: Aire para el ambiente, cobre para los cables y aluminio para la charola portacables de fondo sólido (no a escala con los cables) presente en algunas configuraciones de cables en paralelo.
• Cada imagen (excepto la primera imagen) esta compuesta de cuatro imágenes, dos imágenes superiores y dos inferiores (excepto la primera imagen). Las imágenes superiores representan los grupos de cables con los cables de forma simétrica respecto al otro grupo mientras que las imágenes inferiores representan los grupos de cables con los cables de forma consecutiva.
• Cada imagen (excepto la primera imagen) esta compuesta de cuatro imágenes, dos del lado derecho y dos del lado izquierdo (excepto la primera imagen). Las imágenes del lado derecho y del lado izquierdo tienen las mismas configuraciones de cables, solo que en el lado derecho los cables se encuentran en una charola portacables de fondo sólido de aluminio (no a escala con los cables).

Simulación magnética de las configuraciones de cables en paralelo

Un solo cable

Dos cables, configuración plana - fases A y B

Dos grupos de cables, configuraciones planas - fases A,B,C

Dos grupos de cables, configuraciones trébol - fases A,B,C

Dos grupos de cables, configuraciones trébol enfrentadas - fases A,B,C

Configuraciones especiales en la IEC 60364-5-52-2009. Annex H

Las siguientes dos configuraciones están presentes en la IEC 60364-5-52-2009. Annex H y los cables de un grupo de cables no guardan simetría respecto a los cables de otro grupo de cables, por esto se decidió analizar estos dos casos especiales en una simulación para determinar si las configuraciones son correctas o incorrectas.

Consideraciones y parámetros en la simulación

Todas las consideraciones y parámetros anteriores en la simulación se respetan, solo cambia este:

• Cada imagen (excepto la primera imagen) esta compuesta de cuatro imágenes, dos imágenes superiores y dos inferiores (excepto la primera imagen). Las imágenes superiores representan los grupos de cables con los cables de forma simétrica respecto al otro grupo mientras que las imágenes inferiores representan los grupos de cables como lo indica la IEC 60364-5-52-2009. Annex H.

Tres grupos de cables, configuraciones trébol más neutro - fases A,B,C y neutro. IEC 60364-5-52-2009. Annex H. Figure H.52.6

Cuatro grupos de cables sin espacio, configuraciones planas - fases A,B,C y neutro. IEC 60364-5-52-2009. Annex H. Figure H.52.7

Conclusiones de la simulación de las dos configuraciones especiales de la IEC 60364-5-52-2009. Annex H.

Como se puede ver, aunque estas configuraciones no tengan simetría, respetan mejor los dos principios básicos para cables en paralelo que las configuraciones con cables simétricos.

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