Како да се пресмета јачината на краткиот колек?

Как да се пресмета амперажот на краткиот колек?

Дефиниција на амперажот на краткиот колек

Амперажот на краткиот колек е дефиниран како голем ампераж кој протече низ електричниот систем кога се случи грешка, што може да предизвика потенцијална штета на компонентите на прекинувачот.

Кога се случи грешка од краткиот колек, голем ампераж протече низ системот, вклучувајќи и прекинувачот (CB). Овој проток, освен ако не биде спречен со активирање на CB, подложува деловите на CB на значителни механички и термички стресови.

Ако проводните делови на CB немаат доволно пресечен плошад, може да се загрејат, што може да повреди изолацијата. Контактите на CB исто така се загреваат. Термичкиот стрес во контактите е пропорционален на I2Rt, каде R е отпорот на контактите, I е RMS вредноста на амперажот на краткиот колек, а t е продолжителноста на протокот.

После инициирање на грешката, амперажот на краткиот колек останува до додека прекинувачкиот дел на CB не го прекине. Значи, временото t е времето за прекинување на прекинувачот. Бидејќи ова време е многу малку во скала на милисекунди, се претпоставува дека сите топлина произведени при грешка се абсорбирани од проводникот, бидејќи нема доволно време за конвенција и радијација на топлината.

Температурниот пораст може да се определи со следната формула,

Каде T е температурниот пораст по секунда во степени Целзий. I е амперажот (RMS симетричен) во Ампери. A е пресечената плошад на проводникот. ε е коефициентот на температурата на резистивноста на проводникот при 20 ^oC.

Алуминиумот губи својата јачина над 160°C, па затоа е важно да се задржи температурниот пораст под ова ограничување. Оваа потреба поставува дозволен температурен пораст при краткиот колек, што може да се управува со контролирање на времето за прекинување на CB и правилно дизајнирање на димензиите на проводникот.

Сила на краткиот колек

Електромагнетната сила која се развива помеѓу два паралелни проводници што носат електрична струја, се дава со формулата,

Каде L е должината на двата проводника во инчи. S е растојанието помеѓу нив во инчи. I е амперажот кој го носи секој од проводниците.

Експериментално е доказано дека електромагнетната сила на краткиот колек е максимална кога вредноста на амперажот на краткиот колек I е 1,75 пати поголема од почетната RMS вредност на симетричната волна на краткиот колек.

Меѓутоа, во одредени обстоятелства е можно да се развие сила поголема од оваа, како на пример во случај на многу жести цеви или поради резонанса во случај на цеви склони на механичка вибрација. Експериментите исто така покажаа дека реакциите производени во неконсонантна структура од алтернативна струја во моментот на применување или уклонување на силите можат да надминат реакциите испытани додека струјата текнува.

Затоа е препорачливо да се заблуди на страната на безбедноста и да се дозволат сите контингентности, за што треба да се земе предвид максималната сила која може да се развие од почетната врвна вредност на асиметричниот ампераж на краткиот колек. Оваа сила може да се земе како има вредност која е два пати поголема од онаа пресметана од горната формула.

Формулата е строго корисна за проводници со кругова пресечна плошад. Иако L е коначна должина на деловите на проводниците кои текнуваат паралелно едни со други, формулата е само прифатлива кога се претпоставува дека целата должина на секој проводник е бесконечна.

Во практичките случаи целата должина на проводникот не е бесконечна. Сепак, се има на ум дека густината на флуксот близу до краевите на проводникот кој носи струја е значително различна од средината му.

Значи, ако користиме горната формула за краток проводник, силата пресметана би била многу поголема од реалната. Видно е дека, оваа грешка може да се елиминира значително ако користиме изразот. Исто така, наместо L/S во горната формула.

Формулата, представена со равенката (2), дава резултат без грешка кога количникот L/S е поголем од 20. Кога 20 > L/S > 4, формулата (3) е прифатлива за резултат без грешка.

Ако L/S < 4, формулата (2) е прифатлива за резултат без грешка. Горните формули се применливи само за проводници со кругова пресечна плошад. Но за проводници со правоаголна пресечна плошад, формулата треба да има некој фактор за корекција. Нека овој фактор е K. Значи, горната формула на крај станува.

Иако ефектот на формата на пресечната плошад на проводникот брзо се намалува ако растојанието помеѓу проводниците се зголемува, вредноста на K е максимална за цеви со облик на лента чија дејност е многу помала од широчината. K е занемарлив кога формата на пресечната плошад на проводникот е перфектно квадратна. K е единица за проводници со перфектно кругова пресечна плошад. Ова важи за стандарден и оддалечен прекинувач.