Kako izračunati tok krajšanja?
Kako izračunati tok krajšega kroga?
Definicija toka krajšega kroga
Tok krajšega kroga je definiran kot velik tok, ki teče skozi električni sistem ob nastanku napake, kar lahko povzroči škodo na komponentih prekinitvenega ventila.
Ob nastanku napake krajšega kroga velik tok teče skozi sistem, vključno s prekinitvenim ventilom (CB). Ta pretok, razen če ga ustavi odpadek CB, postavlja deli CB pod znatne mehanske in termične stresne stanje.
Če vodiči CB niso dovolj veliki, lahko presežeta temperaturno, kar lahko poškoduje izolacijo. Kontaktna točka CB tudi segreva. Termični stres v kontaktni točki je sorazmeren z I2Rt, kjer je R upornost kontakta, I efektivna vrednost toka krajšega kroga, in t trajanje pretoka toka.
Po zagonu napake tok krajšega kroga ostane, dokler prekine enota za prekinjanje CB. Zato je čas t čas prekinitve prekinitvenega ventila. Ker je ta čas zelo majhen v merilu milisekund, se predpostavlja, da je vse toploto, ki jo je ustvaril tok, absorbiral vodnik, ker ni dovolj časa za konvekcijo in radiacijo toplote.
Povečanje temperature se lahko določi z naslednjo formulo,
Kjer je T povečanje temperature na sekundo v stopinjah Celzija. I je tok (efektivna simetrična) v amperih. A je prečni prerez vodnika. ε je temperaturni koeficient upornosti vodnika pri 20 oC.
Aluminij izgubi svojo trdoto nad 160°C, zato je ključnega pomena, da ohranimo povečanje temperature pod to mejo. To zahteva določa dopustno povečanje temperature med krajšim krogom, ki ga je mogoče upravljati z nadzorom časa prekinitve CB in pravilnim načrtovanjem dimenzij vodnika.
Sila krajšega kroga
Elektromagnetska sila, ki se razvije med dvema vzporednima vodnicama, nosilcema električnega toka, je dana z formulo,
Kjer je L dolžina obeh vodnikov v palcih. S je razdalja med njima v palcih. I je tok, ki ga prenaša vsak od vodnikov.
Izkazalo se je eksperimentalno, da je elektromagnetska sila krajšega kroga največja, ko je vrednost toka krajšega kroga I 1,75-krat večja od začetne efektivne vrednosti simetričnega vala toka krajšega kroga.
V nekaterih okoliščinah pa je mogoče, da se razvijejo večje sile, na primer v primeru zelo trdih leskov ali zaradi resonanc v primeru leskov, ki so podvrženi mehanskemu vibriranju. Poskusi so pokazali, da reakcije, ki jih proizvede spremenljivi tok v trenutku uporabe ali odstranitve sil, lahko presegajo reakcije, ki jih doživljamo, medtem ko tok teče.
Zato je priporočljivo, da se gre za varnost in upošteva vse možne situacije, za katere bi morali upoštevati maksimalno silo, ki bi jo lahko razvilo začetno vrhovno vrednost asimetričnega toka krajšega kroga. Ta sila se lahko upošteva kot dvojna vrednost, izračunana iz zgornje formule.
Formula je strogo uporabna za vodnike s krožnim prerezom. Čeprav je L končna dolžina delov vodnikov, ki tečejo vzporedno drug glej drug, je formula primerna le za primer, ko se celotna dolžina vsakega vodnika privzame kot neskončna.
V praktičnih primerih celotna dolžina vodnika ni neskončna. Upošteva se tudi, da je gostota magnetnega toka blizu koncev vodnika, ki nosi tok, zelo različna od sredinskega dela.
Zato, če uporabimo zgornjo formulo za kratke vodnike, bi bila izračunana sila veliko višja od dejanske. Opazilo se je, da bi se ta napaka lahko zmanjšala, če bi uporabili izraz L/S v zgornji formuli.
Formula, predstavljena z enačbo (2), da rezultat brez napak, ko je razmerje L/S večje od 20. Ko je 20 > L/S > 4, je formula (3) primerna za rezultat brez napak.
Če je L/S < 4, je formula (2) primerna za rezultat brez napak. Navedene formule so uporabne le za vodnike s krožnim prerezom. Za vodnike s pravokotnim prerezom pa je potrebna popravka. Recimo, da je ta faktor K. Zato formula končno postane.
Čeprav učinek oblike prereza vodnika hitro upada, če se poveča razmik med vodniki, je vrednost K največja za leske oblike pasu, katerih debelina je zelo manjša od širine. K je zanemarljiv, ko je oblika prereza vodnika popolnoma kvadratna. K je ena za vodnike s popolnoma krožnim prerezom. To velja za standardne in oddaljeno upravljane prekinitvene ventile.
