מגבלת הזרם
הגדרת מפסק מעגל
מפסק מעגל מוגדר כמכשיר שתוכנן להגן על מעגל חשמלי מהזיקה שנגרמת על ידי זרם עודף או קצר-מעגל על ידי הפסקת זרימת החשמל.
זרם קצר-המעגל המפוצץ של מפסק המעגל
זהו הזרם המרבי של קצר-המעגל שמפסק המעגל (CB) יכול לסבול לפני שהוא פותח את מגעיו ומנקה את התקלה.
כאשר זרם קצר-המעגל עובר דרך מפסק המעגל, הוא גורם לחומרים תרמיים ומכניים בחלקים המוליכים של המפסק. אם שטח המגע והחלקים המוליכים קטנים מדי, זה יכול להוביל לנזק קבוע למבודד ולחלקי המוליך של מפסק המעגל.
לפי חוק ההתחממות של ג'ול, עליית הטמפרטורה היא פרופורציונלית לריבוע הזרם של קצר-המעגל, התנגדות המגע ומשך זמן קצר-המעגל. זרם קצר-המעגל ממשיך לזרום במפסק המעגל עד שהתקלה ננקה על ידי פתיחת המפסק.
מאחר והלחץ התרמי במפסק המעגל הוא פרופורציונלי לתקופת קצר-המעגל, יכולת ההפרדה של מפסק המעגל החשמלי תלוייה בזמן ההפעלה. בטמפרטורה של 160oC אלומיניום נהיה רך מאבד את חוזקיו המכניים, טמפרטורה זו יכולה להיות נתונה כגבול עליית הטמפרטורה במגעי המפסק במהלך קצר-המעגל.
לכן, יכולת הפרדת קצר-המעגל או הזרם המפוצץ של מפסק המעגל מוגדרים כהזרם המרבי שיכול לזרום במפסק מהרגע שבו קורה קצר-המעגל ועד לניקויו, מבלי לגרום נזק קבוע למפסק המעגל.ערך הזרם המפוצץ של קצר-המעגל מתבטא בערך ממוצע מרובע.
במהלך קצר-המעגל, המפסק אינו סובל רק מלחץ תרמי, אלא גם סובל מאוד מלחצים מכניים. לכן, בעת קביעת יכולת קצר-המעגל, גם חוזק המבנה של המפסק נלקח בחשבון.
לכן, כדי לבחור מפסק מעגל מתאים, ברור לקבוע את רמת התקלה בנקודה של המערכת שבה יש להתקין את המפסק. לאחר קביעת רמת התקלה של כל חלק בתמסורת החשמל, קל לבחור את המפסק המתאים לתפוקה הנכונה של החלק הזה ברשת.
היכולת המומצאת של קצר-המעגל המירבי
היכולת המומצאת של קצר-המעגל במפסק מעגל מתבטאת בערך השיא, בניגוד ליכולת ההפרדה, שהיא בערך ממוצע מרובע. באופן תיאורטי, ברגע שבו מתרחשת התקלה, הזרם של התקלה יכול לעלות לשני פעמים גובהו של הרמה הסימטרית של התקלה.
בשניה שבה מפעילים מפסק מעגל במצב תקלה, החלק הקצר-המעגל של המערכת מחובר למקור. המחזור הראשון של הזרם במהלך סגירת המפסק, הוא בעל משרעת מרבית. זהו בערך שניים מהמשרעת של צורת הגל של הזרם הסימטרי של התקלה.
מגעיו של המפסק צריכים לסבול מהערך הגבוה ביותר של הזרם במהלך המחזור הראשון של צורת הגל כאשר המפסק סגור תחת תקלה. בהתבסס על התופעה הנ"ל, צריך לבחור מפסק מעגל עם יכולת מומצאת קצר-המעגל.
מאחר והזרם המומצאת קצר-המעגל המירבי של מפסק המעגל מתבטא בערך השיא המרבי, הוא תמיד גבוה יותר מהזרם המפוצץ קצר-המעגל המירבי של מפסק המעגל. הערך הנורמלי של הזרם המומצאת קצר-המעגל הוא 2.5 פעמים גבוה יותר מהזרם המפוצץ קצר-המעגל. זה נכון הן עבור מפסק מעגל סטנדרטי והן עבור מפסק מעגל בשליטה מרחוק.
סדרת ההפעלה המומצת
זו היא דרישת המטלות המכניות של механизм ההפעלה של מפסק המעגל. סדרת ההפעלה המומצת של מפסק המעגל הוגדרה כך:
כאשר, O מסמן פעולה של פתיחה של CB.CO מייצג זמן פעולה של סגירה המיידי אחריו פעולה של פתיחה ללא עיכוב מכוון.t’ הוא הזמן בין שתי פעולות הנדרש כדי להחזיר את התנאים הראשוניים ולמנוע חימום יתר של החלקים המוליכים של מפסק המעגל. t = 0.3 שניות עבור מפסק מעגל המיועד למשימות אוטומטיות ראשונות, אם לא נאמר אחרת.
נניח שהמחזור המומצא של מפסק מעגל הוא:
זה אומר, פעולה של פתיחה של מפסק המעגל נוקטת פעולה של סגירה אחרי פרק זמן של 0.3 שניות, ואז המפסק שוב נפתח ללא עיכוב מכוון. לאחר פעולה זו המפסק שוב נסגר אחרי 3 דקות ואז מיד נפתח ללא עיכוב מכוון.
הזרם המומצא קצר-הזמן
זהו הגבול של הזרם שמפסק המעגל יכול לשאת בבטחה לפרק זמן מסוים בלי נזק לו. מפסקי המעגל אינם משמרים את זרם קצר-המעגל dès que se produit une panne dans le système. Il y a toujours des retards intentionnels et non intentionnels entre l'instant de la survenue de la panne et l'instant où la panne est éliminée par le disjoncteur.
Ce retard est dû au temps de fonctionnement des relais de protection, au temps de fonctionnement du disjoncteur et il peut également y avoir un délai intentionnel imposé dans le relais pour une coordination appropriée de la protection du réseau électrique. Même si un disjoncteur ne déclenche pas, la panne sera éliminée par le disjoncteur placé juste en amont.
Dans ce cas, le temps de suppression de la panne est plus long. Par conséquent, après la panne, un disjoncteur doit supporter le court-circuit pendant un certain temps. La somme de tous les délais ne doit pas dépasser 3 secondes ; donc, un disjoncteur doit être capable de supporter un courant de panne maximal pendant au moins cette courte période.
Le courant de court-circuit peut avoir deux effets majeurs à l'intérieur d'un disjoncteur.En raison du fort courant électrique, il peut y avoir un fort stress thermique dans l'isolation et les parties conductrices du disjoncteur.Le fort courant de court-circuit, génère des contraintes mécaniques significatives dans différentes parties conductrices du disjoncteur.
Un disjoncteur est conçu pour résister à ces contraintes. Cependant, aucun disjoncteur ne devrait supporter un courant de court-circuit pendant plus longtemps que la période courte spécifiée. Le courant nominal court-circuit à court terme d'un disjoncteur est au moins égal à son courant nominal de coupure de court-circuit.
Tension nominale du disjoncteur
La tension nominale du disjoncteur dépend de son système d'isolation. Pour les systèmes inférieurs à 400 kV, le disjoncteur est conçu pour résister à 10 % au-dessus de la tension normale du système. Pour les systèmes supérieurs ou égaux à 400 kV, l'isolation du disjoncteur doit être capable de résister à 5 % au-dessus de la tension normale du système.
Cela signifie que la tension nominale du disjoncteur correspond à la tension maximale du système. C'est parce qu'en condition sans charge ou avec une petite charge, le niveau de tension du système électrique est autorisé à monter jusqu'à la tension nominale maximale du système.
