Kako izračunati strmu struju?

Kako izračunati strmu struju?

Definicija strme struje

Strma struja definirana je kao velika struja koja teče kroz električni sustav kada se dogodi greška, uzrokujući potencijalnu štetu komponentama prekidača.

Kada dođe do greške strme struje, velika struja teče kroz sustav, uključujući i prekidač (CB). Ovaj tok, osim ako ga ne zaustavi ispaljivanje CB-a, podvrgava dijelove CB-a značajnim mehaničkim i toplinskim naprezanjima.

Ako provodni dijelovi CB-a nemaju dovoljno poprečnog presjeka, mogu se pregrejati, što može oštetiti izolaciju.Kontakti CB-a također se zagrijavaju. Toplinsko naprezanje na kontaktima je proporcionalno I2Rt, gdje je R otpor kontakta, I je efektivna vrijednost strme struje, a t je trajanje toka struje.

Nakon iniciranja greške, strma struja ostaje dok prekidni dio CB-a ne prekine. Stoga, vrijeme t je vrijeme prekida prekidača. Budući da je to vrijeme vrlo mali u milisekundama, pretpostavlja se da se sva toplina generirana tijekom greške apsorbira provodnikom, jer nema dovoljno vremena za konvekciju i radijaciju topline.

Povećanje temperature može se odrediti sljedećom formulom,

gdje je T povećanje temperature po sekundi u stupnjevima Celzijusa.I je struja (efektivna simetrična) u Amperima.A je poprečni presjek provodnika.ε je temperaturni koeficijent rezistivnosti provodnika pri 20 ^oC.

Aluminij gubi svoju čvrstoću iznad 160°C, stoga je ključno održavati povećanje temperature ispod tog ograničenja. Taj zahtjev postavlja dopušteno povećanje temperature tijekom strme struje, što se može upravljati kontroliranjem vremena prekida CB-a i pravilnim projektiranjem dimenzija provodnika.

Sila strme struje

Elektromagnetska sila razvijena između dva paralelna provodnika nositelja električne struje, dana je formulom,

gdje je L duljina oba provodnika u inčima.S je udaljenost između njih u inčima.I je struja koju nosi svaki od provodnika.

Eksperimentalno je dokazano da je elektromagnetska sila strme struje najveća kada je vrijednost strme struje I, 1,75 puta veća od početne efektivne vrijednosti simetrične talase strme struje.

Međutim, u određenim okolnostima može se dogoditi da se razviju sile veće od ovih, na primjer, u slučaju vrlo čvrstih traka ili zbog rezonancije u slučaju traka podlih mehaničkom vibraciji. Eksperimenti su također pokazali da reakcije proizvedene u ne resonantnoj strukturi alterativnom strujom u trenutku primjene ili uklanjanja sila mogu premašiti reakcije koje se iskusile dok je struja tečla.

Stoga je savjetljivo pogriješiti na strani sigurnosti i uzeti u obzir sve eventualnosti, za koje bi trebalo uzeti u obzir maksimalnu silu koju bi mogao razviti početni vrhovni pad asimetrične strme struje. Ova sila može se smatrati vrijednosti koja je dvaput veća od one izračunate iz gore navedene formule.

Formula je strogo korisna za provodnike s kružnim poprečnim presjekom. Iako je L konačna duljina dijelova provodnika koji teku paralelno jedan drugom, formula je prikladna samo tada kada se ukupna duljina svakog provodnika smatra beskonačnom.

U praktičnim slučajevima ukupna duljina provodnika nije beskonačna. Također se uzima u obzir da je gustoća fluksa blizu krajeva provodnika nositelja struje značajno različita od njegove srednje dijelove.

Stoga, ako koristimo gore navedenu formulu za kratki provodnik, izračunata sila bi bila značajno veća od stvarne.Vidimo da se ova greška može značajno eliminirati ako koristimo termin.It je umjesto L/S u gore navedenoj formuli.

Formula, predstavljena jednadžbom (2), daje rezultat bez grešaka kada je omjer L/S veći od 20. Kada je 20 > L/S > 4, formula (3) je prikladna za rezultat bez grešaka.

Ako je L/S < 4, formula (2) je prikladna za rezultat bez grešaka. Gore navedene formule su primjenjive samo za provodnike s kružnim poprečnim presjekom. Ali za provodnike s pravokutnim poprečnim presjekom, formula mora imati neki faktor korekcije. Recimo da je taj faktor K. Stoga, gore navedena formula na kraju postaje.

Iako utjecaj oblika poprečnog presjeka provodnika brzo opada ako se poveća razmak između provodnika, vrijednost K je najveća za trake slične provodnicima čija je debljina znatno manja od njihove širine. K je zanemarljiv kada je oblik poprečnog presjeka provodnika savršeno kvadratan. K je jednak 1 za savršeno kružni poprečni presjek provodnika. To vrijedi za standardne i daljinski upravljane prekidače.