Kako izračunati strmu struju?

Kako izračunati strmu struju?

Definicija strme struje

Strma struja se definiše kao velika struja koja teče kroz električni sistem kada dođe do greške, što može dovesti do potencijalne štete na komponentama prekidača struje.

Kada dođe do greške strme struje, velika struja teče kroz sistem, uključujući i prekidač struje (CB). Ovaj tok, osim ako ga ne zaustavi iskakanje CB, podvlači delove CB značajnim mehaničkim i toplinskim naprezanjima.

Ako provodni delovi CB-a nemaju dovoljnu poprečnu površinu, mogu pretopiti, što može oštetiti izolaciju.Kontakti CB-a takođe zagrijavaju. Toplinsko naprezanje na kontaktima je proporcionalno I2Rt, gde je R otpor kontakta, I je efektivna vrednost strme struje, a t je trajanje toka struje.

Nakon inicijalizacije greške, strma struja ostaje dok jedinica prekidanja CB-a ne prekine tok. Stoga, vreme t predstavlja vreme prekidanja prekidača struje. Budući da je ovo vreme veoma mali u milisekundama, pretpostavlja se da je sva toplota proizvedena tokom greške apsorbirana od strane vodiča, jer nema dovoljno vremena za konvekciju i radijaciju topline.

Površinsko zagrevanje se može odrediti sledećom formulom,

Gde je, T površinsko zagrevanje po sekundi u stepenima Celzijusa.I je struja (efektivna simetrična) u amperima.A je poprečni presek vodiča.ε je temperaturni koeficijent rezistivnosti vodiča pri 20 ^oC.

Aluminijum gubi svoju čvrstoću iznad 160°C, stoga je ključno održavati površinsko zagrevanje ispod ovog ograničenja. Ova zahteva postavlja dopušteno površinsko zagrevanje tokom strme struje, što se može upravljati kontrolom vremena prekidanja CB-a i pravilnim dizajnom dimenzija vodiča.

Sila strme struje

Elektromagnetska sila koja nastaje između dva paralelna vodiča nosioca struje, data je formulom,

Gde je, L dužina oba vodiča u inčima.S je rastojanje između njih u inčima.I je struja koju nosi svaki od vodiča.

Eksperimentalno je dokazano da je elektromagnetska sila strme struje maksimalna kada je vrednost strme struje I, 1,75 puta veća od inicijalne efektivne vrednosti simetričnog talasa strme struje.

Međutim, u određenim okolnostima je moguće da se razviju veće sile, na primer, u slučaju vrlo čvrstih štapova ili zbog rezonancije u slučaju štapova podložnih mehaničkom vibriranju. Eksperimenti su takođe pokazali da reakcije proizvedene u ne resonantnoj strukturi od strane izmjenične struje u trenutku primene ili uklanjanja sila mogu prevaziti reakcije iskusene dok struja teče.

Stoga je savetljivo da se greši na strani bezbednosti i uzima u obzir sve eventualnosti, za koje bi trebalo uzeti u obzir maksimalnu silu koju bi mogao generisati inicijalni vrhunski talas asimetrične strme struje. Ova sila može biti uzeta kao dvostruko veća od one izračunate preko gore navedene formule.

Formula je strogo korisna za vodiče sa kružnim poprečnim presekom. Iako je L konačna dužina dijelova vodiča koji teku paralelno jedan drugom, formula je pogodna samo u slučaju kada se ukupna dužina svakog vodiča smatra beskonačnom.

U praktičnim slučajevima ukupna dužina vodiča nije beskonačna. Uzima se u obzir i to da je gustoća fluksa blizu krajeva vodiča nosioca struje značajno drugačija od njegove srednje delove.

Stoga, ako koristimo gornju formulu za kratki vodič, izračunata sila bi bila mnogo veća od stvarne.Vidi se da bi ova greška mogla biti značajno eliminisana ako koristimo termin.It umesto L/S u gornjoj formuli.

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

Ako je L/S < 4, formula (2) je pogodna za rezultat bez grešaka. Gornje formule važe samo za vodiče sa kružnim poprečnim presekom. Za vodiče sa pravougaonom poprečnom površinom, formula mora imati određeni korekcijski faktor. Recimo da je ovaj faktor K. Stoga, gornja formula konačno postaje.

Iako uticaj oblika poprečnog preseka vodiča brzo opada ako se poveća rastojanje između vodiča, vrednost K je maksimalna za trake smanjene debljine. K je zanemarljiv kada je oblik poprečnog preseka vodiča savršeno kvadratan. K je jedinica za savršeno kružni poprečni presek vodiča. Ovo važi i za standardne i udaljene kontrolne prekidače struje.