Как да изчислите тока на кратко замыкание?

Как да се изчисли токът при кратко замыкание?

Определение на тока при кратко замыкание

Токът при кратко замыкание е дефиниран като голям ток, който протича през електрическа система при настъпване на дефект, причиняващ потенциално повредяване на компонентите на преривателя.

Когато се случи дефект от тип кратко замыкание, голям ток протича през системата, включително и през преривателя (CB). Този поток, освен ако не бъде спрян от прериването на CB, подлага частите на CB на значителни механични и термични стресове.

Ако проводящите части на CB нямат достатъчен поперечен разрез, те могат да се нагреят, което може да повреди изолацията. Контактите на CB също се нагряват. Термичният стрес в контактите е пропорционален на I2Rt, където R е съпротивлението на контакта, I е средноквадратичната стойност на тока при кратко замыкание, а t е продължителността на протичането на тока.

След инициирането на дефект, токът при кратко замыкание остава, докато прекъсващият модул на CB не го прекъсне. Следователно, времето t е времето за прекъсване на преривателя. Тъй като това време е много малко, от реда на милисекунди, се приема, че цялата произведена топлина по време на дефекта е абсорбирана от проводника, тъй като няма достатъчно време за конвекция и радиация на топлината.

Повишението на температурата може да бъде определено с помощта на следния формул:

Където, T е повишението на температурата в секунда в градуси Целзий. I е токът (средноквадратичен симетричен) в Ампер. A е поперечният разрез на проводника. ε е температурният коефициент на удължаване на проводника при 20 ^oC.

Алюминият губи своята устойчивост над 160°C, затова е важно да се запази повишението на температурата под тази граница. Това изискване определя допустимото повишението на температурата по време на кратко замыкание, което може да бъде управляемо чрез контролиране на времето за прекъсване на CB и правилно проектиране на размерите на проводника.

Сила на кратко замыкание

Електромагнитната сила, развиваща се между две успоредни проводници, носещи електрически ток, се дава с формулата:

Където, L е дължината на двата проводника в инч. S е разстоянието между тях в инч. I е токът, носен от всеки от проводниците.

Експериментално е доказано, че електромагнитната сила при кратко замыкание е максимална, когато стойността на тока при кратко замыкание I е 1,75 пъти по-голяма от началната средноквадратична стойност на симетричната вълна на тока при кратко замыкание.

Въпреки това, в определени обстоятелства е възможно да се развият по-големи сили, например, в случай на много жестки ленти или поради резонанс в случай на ленти, които са склонни към механични вибрации. Експериментите също показват, че реакциите, произведени в нерезонираща конструкция от променлив ток в момент на прилагане или премахване на силите, могат да надхвърлят реакциите, изпитвани докато токът протича.

Затова е препоръчително да се допуснат всички контингентности и да се вземе предвид максималната сила, която може да бъде развита от началната върхова стойност на асиметричния ток при кратко замыкание. Тази сила може да бъде приета като имаща стойност, която е два пъти по-голяма от тази, изчислена с горната формула.

Формулата е строго полезна за проводници с кръгло сечение. Въпреки че L е крайна дължина на частите от проводниците, които теча паралелно един до друг, формулата е подходяща само при условие, че общата дължина на всеки проводник се приема като безкрайна.

В практически случаи общата дължина на проводника не е безкрайна. Освен това, трябва да се има предвид, че плътността на потока близо до краищата на носещия ток проводник е значително различна от неговата средна част.

Следователно, ако използваме горната формула за кратък проводник, изчисленията на силата ще бъдат много по-високи от реалните. Се установява, че тази грешка може да бъде значително намалена, ако използваме термина L/S в горната формула.

Формулата, представена с уравнение (2), дава резултат без грешки, когато отношението L/S е по-голямо от 20. Когато 20 > L/S > 4, формула (3) е подходяща за резултат без грешки.

Ако L/S < 4, формула (2) е подходяща за резултат без грешки. Горните формули са приложими само за проводници с кръгло сечение. Но за проводници с правоъгълно сечение, формулата трябва да има някакъв коректиращ фактор. Да кажем, че този фактор е K. Следователно, горната формула в крайна сметка става.

Макар че ефектът на формата на сечението на проводника бързо намалява, ако разстоянието между проводниците се увеличава, стойността на K е максимална за лентовидни проводници, чиято дебелина е значително по-малка от широчината им. K е пренебрежим, когато формата на сечението на проводника е перфектно квадратна. K е единица за проводници с перфектно кръгло сечение. Това важи както за стандартни, така и за дистанционно управляеми прериватели.