A resposta curta
Num cabo multipolar que transporte uma carga trifásica equilibrada, as correntes nos condutores somam-se aproximadamente a zero em qualquer instante, pelo que os seus campos magnéticos se anulam em grande parte na armadura. Num cabo unipolar não há nada que anule o campo: todo o campo magnético alternado do condutor atravessa a armadura à sua volta. Se essa armadura for de aço, que é magnético, o campo induz correntes de Foucault e provoca perdas por histerese nos fios. A armadura aquece, o cabo trabalha mais quente do que o projetista assumiu, e em circuitos de corrente elevada as perdas podem ser grandes.
O alumínio não é magnético, pelo que a armadura de fios de alumínio (AWA) evita a perda por histerese e reduz muito o aquecimento induzido. É por isso que a regra geral, seguida tanto nas especificações baseadas na IEC 60502 como nas baseadas na BS, é simples: cabos multipolares armados usam fios de aço (SWA) ou fita de aço (STA); cabos unipolares em circuitos de corrente alternada usam AWA.
Onde os cabos unipolares se usam
Os cabos de energia unipolares aparecem onde quer que os condutores fiquem demasiado grandes para se manusearem como um único cabo multipolar. Casos típicos incluem:
- Ligações de transformador a quadro principal, em que vários condutores unipolares grandes por fase correm em paralelo.
- Alimentadores de geradores e motores grandes em instalações industriais.
- Alimentadores de média tensão, onde os cabos unipolares na gama de 25 a 630 mm2 segundo a IEC 60502-2 são comuns ao lado dos tripolares; veja a página de cabos de energia MT.
- Ligações das empresas de distribuição e de subestações, muitas vezes em alumínio, tratadas na página de cabos de alumínio.
Em muitos destes locais, o cabo também precisa de proteção mecânica, seja porque é enterrado, corre em esteiras abertas numa fábrica, ou é instalado onde pode ser atingido. É quando surge a questão da armadura.
Os condutores unipolares são escolhidos pelo manuseamento tanto como pela eletricidade. Um cabo tripolar com condutores muito grandes fica tão pesado e rígido que não pode ser puxado nem dobrado para dentro de um quadro, e a bobina de que precisa pode ser demasiado grande para transportar com facilidade. Dividir cada fase no seu próprio condutor unipolar, por vezes com dois ou mais condutores por fase em paralelo, mantém cada cabo manejável. A contrapartida é que o instalador passa a ter três ou mais cabos separados por circuito, cada um com a sua armadura, bucim e ponto de ligação à terra, e o comportamento magnético de cada condutor tem de ser considerado por si. Compradores habituados a encomendar multipolares SWA tendem a levar esse hábito para as linhas unipolares do mesmo mapa, e é exatamente aí que aparece o erro de armadura.
AWA, SWA e condutores unipolares não armados comparados
| Opção | Circuitos CA | Circuitos CC | Notas |
|---|---|---|---|
| Armadura de fios de alumínio (AWA) | Escolha normalizada onde houver armadura | Utilizável | Não magnética; esquema de ligação à terra definido pelo projetista |
| Armadura de fios de aço (SWA) | Evitar: perdas magnéticas e aquecimento | Por vezes usada; decisão do projetista | O caso CC não tem campo alternado, mas verifique a especificação do projeto |
| Armadura de fita de aço (STA) | Evitar, mesma razão | Decisão do projetista | Comum apenas em cabo multipolar |
| Não armado com blindagem metálica | Comum em MT | Não típico | Blindagem de fita ou fios de cobre conduz a corrente de defeito; proteção mecânica por condutas ou placas |
| Não armado, sem blindagem | Comum em BT em condutas e esteiras | Comum (por exemplo cabo solar CC) | Proteção mecânica dada pelo método de instalação |
O cabo solar de string em CC, como o H1Z2Z2-K, é unipolar e normalmente não armado; veja a página de cabos solares fotovoltaicos. O problema de aquecimento aqui descrito pertence à corrente alternada.
Ligação à terra e tensões induzidas
Mesmo com armadura de alumínio, a armadura e a blindagem metálica de um cabo unipolar ficam no campo magnético do condutor. Se a armadura for ligada à terra em ambas as pontas, pode circular uma corrente ao longo dela e regressar pela terra ou pela armadura dos cabos vizinhos, o que acrescenta perdas. Se for ligada numa só ponta, a corrente circulante para, mas surge uma tensão permanente na ponta aberta. Que esquema é usado, e se métodos especiais de ligação se aplicam em percursos longos, é decidido pelo engenheiro do projeto e afeta o cálculo da capacidade de corrente.
Para os compradores há dois pontos práticos. Primeiro, as dimensões da armadura e da blindagem do cabo na folha de dados são dados de entrada desse cálculo, pelo que a ficha técnica final deve chegar ao engenheiro antes de a encomenda ser confirmada. Segundo, a formação de instalação conta: os condutores unipolares de um circuito são normalmente instalados juntos em trevo ou em formação plana, nunca com as fases divididas por condutas diferentes, e as peças de aço como as placas de bucins à volta de um condutor unipolar precisam do mesmo cuidado que a armadura. As placas de bucins para cabos unipolares em CA são normalmente não magnéticas pela mesma razão.
Abastecer cabo AWA
O cabo AWA é um produto mais estreito do que a STA ou a SWA multipolar. O catálogo da fábrica parceira por trás da nossa página de cabos armados cobre apenas a armadura de fita de aço, pelo que as construções unipolares AWA são associadas a fábricas que operam linhas de armadura com fios de alumínio e têm registos de ensaio de tipo para a construção. O desk verifica três coisas antes de incluir uma fábrica na lista restrita:
- Construção e norma: secção e classe do condutor, isolamento, assentamento, diâmetro do fio de alumínio e bainha exterior conforme IEC 60502-1, IEC 60502-2, BS 5467, BS 6724 ou a norma nacional indicada.
- Cobertura de ensaio de tipo: um relatório de ensaio de tipo cobrindo a mesma tensão, a mesma gama de secções de condutor e o mesmo tipo de armadura.
- Registos de rotina: resistência do condutor por bobina e, quando exigido, resistência da armadura; para condutores MT, descargas parciais segundo a IEC 60885-3 e o ensaio de tensão de rotina.
Os condutores unipolares grandes são pesados e rígidos, pelo que o comprimento e a dimensão das bobinas têm de ser planeados com o instalador: quantos metros por bobina, quantas bobinas por fase, e se os comprimentos têm de ser emparelhados para percursos em paralelo. As opções de bobinas estão na página de embalagem e bobinas.
Lista de verificação para o pedido
Uma linha unipolar armada completa num RFQ indica: material e secção do condutor, tensão nominal, isolamento, “AWA” explicitamente, material da bainha (PVC ou LSZH), a norma, o tipo de circuito (CA ou CC), o total de metros por secção e os comprimentos de bobina. O artigo SWA ou STA cobre o lado multipolar da mesma decisão. O MOQ e o prazo para fábricas AWA associadas são confirmados por escrito em cada encomenda; as gamas típicas estão na página de MOQ e prazo de entrega, e a lista de cabos pode ir direta para o formulário de cotação.