Como calcular a corrente de curto circuito

Como calcular a corrente de curto circuito?

Definición de corrente de curto circuito

A corrente de curto circuito define-se como a grande corrente que flui por un sistema eléctrico cando ocorre unha falla, causando potencialmente danos aos componentes do interruptor automático.

Cando ocorre unha falla de curto circuito, unha gran corrente fluye polo sistema, incluíndo o interruptor automático (IA). Este fluxo, a menos que sexa interrompido pola activación do IA, suxete as partes do IA a importantes estreses mecánicos e térmicos.

Se as partes condutoras do IA carecen de suficiente área seccional, poden sobreaquecer, lo que pode danar a aislación.Os contactos do IA tamén se aquecen. O estrés térmico nos contactos é proporcional a I2Rt, onde R é a resistencia dos contactos, I é o valor eficaz da corrente de curto circuito, e t é a duración do fluxo de corrente.

Despois de iniciar a falla, a corrente de curto circuito permanece ata que a unidade de interrupción do IA a interrompe. Polo tanto, o tempo t é o tempo de interrupción do interruptor automático. Como este tempo é moi pequeno na escala de milisegundos, supónse que todo o calor producido durante a falla é absorbido polo conductor xa que non hai tempo suficiente para a convección e radiación de calor.

O aumento de temperatura pode determinarse mediante a seguinte fórmula,

Onde, T é o aumento de temperatura por segundo en graos centígrados. I é a corrente (eficaz simétrica) en amperios. A é a área seccional do conductor. ε é o coeficiente de temperatura da resistividade do conductor a 20 ^oC.

O aluminio perde a súa resistencia por encima dos 160°C, polo que é crucial manter o aumento de temperatura abaixo deste límite. Esta requirimento establece o aumento de temperatura permitido durante un curto circuito, que pode xestionarse controlando o tempo de interrupción do IA e deseñando correctamente as dimensións do conductor.

Forza de curto circuito

A forza electromagnética desenvolvida entre dous conductores paralelos que transportan corrente eléctrica, dáse pola fórmula,

Onde, L é a lonxitude dos dous conductores en polegadas. S é a distancia entre eles en polegadas. I é a corrente transportada por cada un dos conductores.

Está probado experimentalmente que a forza de curto circuito electromagnético é máxima cando o valor da corrente de curto circuito I, é 1,75 veces o valor eficaz inicial da onda de corrente de curto circuito simétrica.

No entanto, en certas circunstancias é posible que se desenvolvan forzas maiores, como, por exemplo, no caso de barras moi ríxidas ou debido á resonancia no caso de barras propensas á vibración mecánica. Os experimentos tamén mostraron que as reaccións producidas nunha estrutura non resoante por unha corrente alternativa no instante da aplicación ou eliminación das forzas poden superar as reaccións experimentadas mentres a corrente está fluindo.

Así, é aconsellable ser conservador e ter en conta todas as contingencias, para as que se debe considerar a forza máxima que podería desenvolverse polo valor pico inicial da corrente de curto circuito asimétrica. Esta forza pode considerarse como tendo un valor que é o dobre do calculado a partir da fórmula anterior.

A fórmula é estritamente útil para conductores de sección circular. Aínda que L é unha lonxitude finita das porcións de conductores que corren paralelas unhas ás outras, a fórmula só é adecuada onde a lonxitude total de cada conductor se supón infinita.

Nos casos prácticos, a lonxitude total do conductor non é infinita. Tamén tense en conta que a densidade de fluxo próximo aos extremos do conductor portador de corrente é considerablemente diferente que a súa parte central.

Por tanto, se usamos a fórmula anterior para un conductor curto, a forza calculada sería moito maior que a real.Observa-se que, este erro pode eliminarse considerablemente se usamos o termo. É en vez de L/S na fórmula anterior.

A fórmula, representada pola ecuación (2), dá un resultado sen erros cando a relación L/S é maior que 20. Cando 20 > L/S > 4, a fórmula (3) é adecuada para un resultado sen erros.

Se L/S < 4, a fórmula (2) é adecuada para un resultado sen erros. As fórmulas anteriores só son aplicables para conductores de sección circular. Pero para conductores de sección rectangular, a fórmula necesita un factor de corrección. Digamos que este factor é K. Polo tanto, a fórmula finalmente queda.

Aínda que o efecto da forma da sección transversal do conductor reduce rapidamente se aumenta a separación entre os conductores, o valor de K é máximo para conductores tipo tira cuxa espesor é bastante menor que a súa anchura. K é negligible cando a forma da sección transversal do conductor é perfectamente cadrada. K é unidade para conductores de sección transversal perfectamente circular. Isto é válido tanto para interruptores automáticos estándar como para interruptores automáticos de control remoto.