Kako izračunati strmu struju prekidača

Kada se u električnom sustavu pojavi kvar strme struje, velika strma struja protječe kroz sustav, uključujući i kontakti prekidača struje (CB), sve dok kvar ne bude otklonjen prekidom prekidača. Kada strma struja protječe kroz CB, različiti dijelovi prekidača koji nosi struju podvrgnuti su velikim mehaničkim i toplinskim naprezanjima.

Ako vodni dijelovi CB-a nemaju dovoljnu poprečnu površinu, može doći do opasno visokog porasta temperature. Ova visoka temperatura može utjecati na kvalitetu izolacije CB-a.

Kontakti CB-a također iskušavaju visoku temperaturu. Toplinska naprezanja kontakata CB-a proporcionalna su I2Rt, gdje je R otpor kontakta, ovisan o pritisku kontakta i stanju površine kontakta. I je efektivna vrijednost strme struje, a t je trajanje za koje je strma struja protjecala kroz kontakte.

Nakon inicijalizacije kvara, strma struja ostaje dok jedinica prekidnog CB-a ne prekine. Stoga, vrijeme t predstavlja vrijeme prekida prekidača struje. Budući da je ovo vrijeme vrlo malo u milisekundama, pretpostavlja se da se sva toplina proizvedena tijekom kvara apsorbira vodnikom, jer nema dovoljno vremena za konvekciju i radijaciju topline.
Porast temperature može se odrediti sljedećom formulom,

gdje je T porast temperature po sekundi u stupnjevima Celzija.
I je struja (efektivna simetrična) u Amperima.
A je poprečni presjek vodnika.
ε je koeficijent temperature specifične otpornosti vodnika pri 20oC.

Kao što znamo, aluminij iznad 160oC gubi svoju mehaničku čvrstoću i postaje mekan, stoga je željeno ograničiti porast temperature ispod te temperature. Ova pretpostavka zapravo postavlja dopustivi porast temperature tijekom strme struje. Ovu granicu može se postići kontroliranjem vremena prekida CB-a i pravilnim dizajnom dimenzija vodnika.

Sila strme struje

Elektromagnetska sila koja se razvija između dva paralelna vodnika koji nose struju, dana je formulom,

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

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 taljice strme struje.

Međutim, u određenim okolnostima mogu se razviti veće sile, kao na primjer, u slučaju vrlo čvrstih štapova ili zbog rezonancije u slučaju štapova podložnih mehaničkom titranju. Eksperimenti su također pokazali da reakcije proizvedene u ne resonantnoj strukturi promjenljivim tokom u trenutku primjene ili uklanjanja sile mogu preći reakcije iskusene dok struja teče.

Stoga je savjetljivo pogriješiti na strani sigurnosti i uzeti u obzir sve moguće situacije, za koje bi trebao uzeti u obzir maksimalnu silu koju bi mogla proizvesti početna vrhovna vrijednost asimetrične strme struje. Ova sila može se smatrati dvaput većom od one izračunate prema gore navedenoj formuli.

Formula je strogo korisna za vodnike s kružnim poprečnim presjekom. Iako je L konačna duljina dijelova vodnika koji teku paralelno jedan drugom, formula je samo prikladna kada se ukupna duljina svakog vodnika pretpostavlja beskonačna.

U praktičnim slučajevima ukupna duljina vodnika nije beskonačna. Uzmite u obzir da je gustoća fluksa blizu krajeva vodnika koji nose struju značajno različita od srednjeg dijela.

Stoga, ako koristimo gornju formulu za kratki vodnik, izračunata sila bi bila znatno veća od stvarne.

Vidimo da se ova greška može značajno eliminirati ako upotrijebimo termin,

umjesto L/S u gornjoj formuli.
Formula tada postaje,

Formula, predstavljena jednadžbom (2), daje grešku slobodan rezultat kada je omjer L/S veći od 20. Kada je 20 > L/S > 4, formula (3) je prikladna za grešku slobodan rezultat.
Ako je L/S < 4, formula (2) je prikladna za grešku slobodan rezultat. Gornje formule su primjenjive samo za vodnike s kružnim poprečnim presjekom. Ali za vodnike s pravokutnim poprečnim presjekom, formula mora imati neki faktor korekcije. Recimo da je taj faktor K. Stoga, gornja formula konačno postaje,
Iako učinak oblika poprečnog presjeka vodnika brzo smanjuje ako se poveća razmak između vodnika, vrijednost K je najveća za trake s debljinom znatno manjom od širine. K je zanemariv kada je oblik poprečnog presjeka vodnika savršeno kvadratan. K je jedinica za savršeno kružni poprečni presjek vodnika. To vrijedi za standardne i udaljeno upravljane prekidače struje.

Izjava: Poštujte original, dobre članke vrijede podijeliti, ako postoji kršenje autorskih prava molim kontaktirajte za brisanje.