Miten lasketaan lyhytsulkuvirta?

Miten lasketaan lyhytkiertovirta?

Lyhytkiertovirran määritelmä

Lyhytkiertovirta määritellään suureksi virtaksi, joka kulkee sähköjärjestelmän läpi, kun siihen tulee vika, mikä voi aiheuttaa vahinkoa virtasulkuun.

Kun lyhytkierrosvika tapahtuu, suuri virta kulkee järjestelmän läpi, mukaan lukien virtasulku (CB). Tämä virran virtaus, ellei sitä pysäytetä CB:n tiputuksella, altistaa CB:n osat merkittäville mekaanisille ja lämpöllisille kuormituksille.

Jos CB:n johtavilla osilla ei ole riittävää poikkileikkausala, ne voivat ylikuumeta, mikä saattaa vahingoittaa eristyksen. CB:n yhteydet myös kuumenevat. Lämpökuormitus yhteyksissä on verrannollinen I2Rt:hen, missä R on yhteyden vastus, I on lyhytkiertovirran rms-arvo ja t on virran virtauksen kesto.

Vikan alkamisen jälkeen lyhytkiertovirta jatkuu, kunnes CB:n katkaisuosa katkaisee sen. Siksi aika t on virtasulun katkaisuaika. Koska tämä aika on hyvin lyhyt millisekuntitasolla, oletetaan, että kaikki vika-aikana tuotettu lämpö absorbitaan johtimestariin, sillä ei ole riittävästi aikaa lämpön siirtymälle ja säteilylle.

Lämpötilan nousu voidaan määrittää seuraavalla kaavalla,

Missä, T on lämpötilan nousu per sekunti celsiusasteina.I on virta (rms-symmetrinen) ampeerissa.A on johtimen poikkileikkausala.ε on johtimen lämpövastuskerroin 20 ^oC:ssa.

Alumiiniumi menettää lujuuden yli 160°C, joten on olennaista pitää lämpötilan nousu tätä raja-arvoa alapuolella. Tämä vaatimus asettaa sallitun lämpötilan nousun lyhytkierrosvirran aikana, jota voidaan hallita kontrolloimalla CB:n katkaisuaikaa ja suunnittelemalla johtimen mittoja asianmukaisesti.

Lyhytkierrosvoima

Kaksi parallellaista virtaavaa johtinta kehittämä elektromagneettinen voima annetaan seuraavalla kaavalla,

Missä, L on molempien johtimien pituus tuumassa.S on niiden välinen etäisyys tuumassa.I on jokaisessa johtimessa kulkeva virta.

On kokeellisesti todistettu, että elektromagneettinen lyhytkierrosvoima on suurin, kun lyhytkiertovirran I arvo on 1,75 kertaa symmetrisen lyhytkiertovirran rms-arvo.

Kuitenkin tietyissä olosuhteissa voivat kehittyä suuremmat voimat, kuten esimerkiksi hyvin jäykkien palstojen tai resonanssin tapauksessa, jossa palstat ovat alttiina mekaaniselle värähtelylle. Kokeet ovat myös osoittaneet, että vaihtovirta aiheuttama reaktio rakenteeseen, joka ei resonoi, voi ylittää virtaavan ajan aikana kokeneen reaktion heti, kun voimat otetaan käyttöön tai poistetaan.

Siksi on suositeltavaa turvautua varovaisuuteen ja ottaa huomioon kaikki mahdolliset tilanteet, joissa pitäisi ottaa huomioon maksimivoima, joka voisi kehittyä asymmetrisen lyhytkiertovirran alkuperäisen huippuarvon avulla. Tämä voima voidaan ottaa kaksinkertaiseksi edellä mainitun kaavan perusteella lasketusta arvosta.

Kaava on tiukasti hyödyllinen pyöreässä poikkileikkauksessa oleville johtimille. Vaikka L on niiden osien rajallinen pituus, jotka kulkevat toisiaan viereen, kaava on sovellettavissa vain, jos kummankin johtimen kokonaispituus oletetaan äärettömäksi.

Praktisissa tapauksissa johtimen kokonaispituus ei ole ääretön. On myös otettava huomioon, että virran kulkevan johtimen päätepisteiden lähellä fluxitiheyttä eroaa huomattavasti sen keskiosasta.

Joten, jos käytämme edellä mainittua kaavaa lyhyelle johtimelle, laskettu voima olisi paljon suurempi kuin todellisuudessa. Havaitaan, että tämä virhe voidaan vähentää huomattavasti, jos käytämme termiä L/S:n sijaan edellä mainitussa kaavassa.Edellä mainittu kaava, jonka edustaa yhtälö (2), antaa virheettömän tuloksen, kun L/S -suhde on suurempi kuin 20. Kun 20 > L/S > 4, kaava (3) on sopiva virheettömälle tulokselle.

Jos L/S < 4, kaava (2) on sopiva virheettömälle tulokselle. Edellä mainitut kaavat ovat sovellettavissa vain pyöreässä poikkileikkauksessa oleville johtimille. Mutta suorakulmaisessa poikkileikkauksessa oleville johtimille kaavassa tarvitaan joitakin korjaustekijöitä. Sanoimme, että tämä tekijä on K. Joten, lopullinen kaava muuttuu seuraavaksi.

Vaikka johtimen poikkileikkauksen muodon vaikutus heikkenee nopeasti, kun johtimien välinen etäisyys kasvaa, K:n arvo on suurimmillaan levyn kaltaiselle johtimelle, jonka paksuus on huomattavasti pienempi kuin sen leveys. K on merkityksetön, kun johtimen poikkileikkauksen muoto on täydellinen neliö. K on yksi täydelliselle pyöreälle poikkileikkaukselle. Tämä pätee sekä standardi- että etäohjatuille virtasulkuihin.