Hoe bereken jy kortsluitstroom?

Hoe bereken jy 'n kortsluitstroom?

Definisie van kortsluitstroom

Kortsluitstroom word gedefinieer as die groot stroom wat deur 'n elektriese stelsel vloei wanneer 'n fout voorkom, wat potensiële skade aan onderbrekerkomponente kan veroorsaak.

Wanneer 'n kortsluitfout voorkom, vloei 'n groot stroom deur die stelsel, insluitend die sirkuitsonderbreker (CB). Hierdie vloei, tenzij dit deur die CB se tripping gestop word, onderwerp die CB-komponente aan beduidende meganiese en termiese spanning.

As die geleidende dele van die CB nie genoeg kruisafmeting het nie, kan hulle oorverhit raak, wat lei tot skade aan die isolasie.Die CB-kontakte verhit ook. Termiese spanning in die kontakte is eweredig aan I2Rt, waar R die kontakweerstand is, I die rms-waarde van die kortsluitstroom is, en t die duur van die stroomvloei is.

Na die begin van die fout, bly die kortsluitstroom bestaan totdat die onderbreek-eenheid van die CB, breekt. Dus, tyd t is die breektyd van die sirkuitsonderbreker. Aangesien hierdie tyd baie minimaal is op millisekonde skaal, word daar aangeneem dat al die hitte wat tydens die fout geproduseer word, deur die geleider geabsorbeer word, aangesien daar nie genoeg tyd is vir konveksie en straling van hitte nie.

Die temperatuurstyg kan bepaal word deur die volgende formule,

Waar, T die temperatuurstyg per sekonde in grade Celsius is.I die stroom (rms simmetries) in Ampere.A die kruisafmeting van die geleider is.ε die temperatuurkoëffisiënt van weerstand van die geleider by 20 ^oC is.

Aluminium verloor sy sterkte bo 160°C, dus is dit belangrik om die temperatuurstyg onder hierdie limiet te hou. Hierdie vereiste stel die toelaatbare temperatuurstyg tydens 'n kortsluit vast, wat bestuur kan word deur die CB se breektyd te beheer en die geleiderdimensies behoorlik te ontwerp.

Kortsluitkracht

Die elektromagnetiese krag wat tussen twee parallelle elektriese stroomdragende geleiders ontstaan, word gegee deur die formule,

Waar, L die lengte van albei geleiders in duim is.S die afstand tussen hulle in duim is.I die stroom wat deur elkeen van die geleiders gedra word.

Dit is eksperimenteel bewys dat die elektromagnetiese kortsluitkrag maksimaal is wanneer die waarde van die kortsluitstroom I, 1,75 keer die aanvanklike rms-waarde van die simmetriese kortsluitstroomgolf is.

In sekere omstandighede is dit egter moontlik dat groter kragte as hierdie kan ontstaan, soos byvoorbeeld in die geval van baie rigide stave of as gevolg van resonerings in die geval van stave wat vatbaar is vir meganiese vibrasie. Eksperimente het ook gewys dat die reaksies wat in 'n nie-resonerende struktuur deur 'n wisselstroom op die oomblik van toepassing of verwydering van die kragte geproduseer word, die reaksies wat terwyl die stroom vloei ervaar word, kan oorskry.

Dit is dus raadsaam om op die veiligheidkant te fouteer en rekening te hou met alle eventualiteite, waarvoor een die maksimum krag moet in ag neem wat deur die aanvanklike piekwaarde van die asymmetriese kortsluitstroom kan ontstaan. Hierdie krag kan geneem word as 'n waarde wat twee keer is van dié wat uit die bostaande formule bereken word.

Die formule is streng nuttig vir geleiders met 'n sirkelvormige kruisafmeting. Alhoewel L 'n eindige lengte van die dele van geleiders is wat parallel na mekaar loop, is die formule slegs geskik waar die totale lengte van elke geleider as oneindig aangeneem word.

In praktiese gevalle is die totale lengte van die geleider nie oneindig nie. Dit word ook in gedagte gehou dat die fluxdigtheid naby die einde van stroomdragende geleiders betyds verskil van sy middelste gedeelte.

Dus, as ons die bostaande formule gebruik vir 'n kort geleider, sal die berekende krag baie hoër wees as die werklike. Dit word gesien dat hierdie fout aansienlik kan verlig word as ons die term gebruik in plaas van L/S in die bostaande formule.Die formule, verteenwoordig deur vergelyking (2), gee 'n foutvrye resultaat wanneer die verhouding L/S groter is as 20. Wanneer 20 > L/S > 4, is formule (3) geskik vir 'n foutvrye resultaat.

As L/S < 4, is formule (2) geskik vir 'n foutvrye resultaat. Die bostaande formules is slegs van toepassing op geleiders met 'n sirkelvormige kruisafmeting. Maar vir 'n reghoekige kruisafmeting geleider, moet die formule 'n korreksiefaktor hê. Laat ons sê dat hierdie faktor K is. Dus, word die bostaande formule uiteindelik.

Alhoewel die effek van die vorm van die kruisafmeting van die geleider vinnig verminder as die afstand tussen die geleiders toeneem, is die waarde van K maksimaal vir strookagtige geleiders waarvan die dikte baie minder is as sy breedte. K is verwaarloosbaar wanneer die vorm van die kruisafmeting van die geleider perfek vierkantig is. K is eenheid vir 'n perfek sirkelvormige kruisafmeting geleider. Dit geld vir beide standaard en afstandsbediende sirkuitsonderbrekers.