Comment calculer le courant de court-circuit
Comment calculer le courant de court-circuit ?
Définition du courant de court-circuit
Le courant de court-circuit est défini comme le grand courant qui circule dans un système électrique lorsqu'une panne se produit, causant potentiellement des dommages aux composants du disjoncteur.
Lorsqu'une panne de court-circuit se produit, un grand courant circule dans le système, y compris le disjoncteur (CB). Ce flux, à moins qu'il ne soit arrêté par le déclenchement du CB, soumet les parties du CB à des contraintes mécaniques et thermiques significatives.
Si les parties conductrices du CB manquent d'une section suffisante, elles peuvent surchauffer, ce qui peut endommager l'isolation.Les contacts du CB chauffent également. La contrainte thermique dans les contacts est proportionnelle à I2Rt, où R est la résistance de contact, I est la valeur efficace du courant de court-circuit, et t est la durée du flux de courant.
Après l'initiation de la panne, le courant de court-circuit persiste jusqu'à ce que l'unité d'interruption du CB coupe. Ainsi, le temps t est le temps de coupure du disjoncteur. Comme ce temps est très court, de l'ordre de la milliseconde, on suppose que toute la chaleur produite pendant la panne est absorbée par le conducteur, car il n'y a pas assez de temps pour la convection et la radiation de la chaleur.
La montée en température peut être déterminée par la formule suivante,
Où, T est la montée en température par seconde en degrés Celsius. I est le courant (efficace symétrique) en ampères. A est la section transversale du conducteur. ε est le coefficient de température de la résistivité du conducteur à 20 oC.
L'aluminium perd sa résistance au-dessus de 160°C, il est donc crucial de maintenir la montée en température en dessous de cette limite. Cette exigence fixe la montée en température admissible lors d'un court-circuit, qui peut être gérée en contrôlant le temps de coupure du CB et en concevant correctement les dimensions du conducteur.
Force de court-circuit
La force électromagnétique développée entre deux conducteurs parallèles porteurs de courant électrique est donnée par la formule,
Où, L est la longueur des deux conducteurs en pouces. S est la distance entre eux en pouces. I est le courant porté par chacun des conducteurs.
Il a été expérimentalement prouvé que la force de court-circuit électromagnétique est maximale lorsque la valeur du courant de court-circuit I est 1,75 fois la valeur efficace initiale de l'onde de courant de court-circuit symétrique.
Cependant, dans certaines circonstances, il est possible que des forces supérieures à celles-ci se développent, par exemple, dans le cas de barres très rigides ou en raison de résonance dans le cas de barres sujettes à des vibrations mécaniques. Les expériences ont également montré que les réactions produites dans une structure non résonnante par un courant alternatif à l'instant de l'application ou de la suppression des forces peuvent dépasser les réactions subies pendant que le courant circule.
Il est donc conseillé de prévoir en sécurité et de prendre en compte toutes les contingences, pour lesquelles on devrait tenir compte de la force maximale qui pourrait être développée par la valeur de crête initiale du courant de court-circuit asymétrique. Cette force peut être considérée comme ayant une valeur qui est deux fois celle calculée à partir de la formule ci-dessus.
La formule est strictement utile pour un conducteur de section transversale circulaire. Bien que L soit une longueur finie des portions de conducteurs parallèles, la formule n'est convenable que si la longueur totale de chaque conducteur est supposée infinie.
Dans les cas pratiques, la longueur totale du conducteur n'est pas infinie. Il faut également garder à l'esprit que la densité de flux près des extrémités du conducteur porteur de courant est considérablement différente de sa partie centrale.
Ainsi, si nous utilisons la formule ci-dessus pour un conducteur court, la force calculée serait beaucoup plus élevée que la réalité.On constate que cette erreur peut être éliminée considérablement si nous utilisons le terme. Il est préférable d'utiliser L/S dans la formule ci-dessus.
La formule, représentée par l'équation (2), donne un résultat sans erreur lorsque le rapport L/S est supérieur à 20. Lorsque 20 > L/S > 4, la formule (3) est convenable pour un résultat sans erreur.
Si L/S < 4, la formule (2) est convenable pour un résultat sans erreur. Ces formules ne sont applicables que pour des conducteurs de section transversale circulaire. Mais pour un conducteur de section transversale rectangulaire, la formule nécessite un facteur de correction. Disons que ce facteur est K. Par conséquent, la formule devient finalement.
Bien que l'effet de la forme de la section transversale du conducteur diminue rapidement si l'espacement entre les conducteurs augmente, la valeur de K est maximale pour un conducteur en bande dont l'épaisseur est bien inférieure à sa largeur. K est négligeable lorsque la forme de la section transversale du conducteur est parfaitement carrée. K est unitaire pour un conducteur de section transversale parfaitement circulaire. Cela s'applique tant pour les disjoncteurs standard que pour les disjoncteurs à commande à distance.
