Cara Menghitung Arus Korsleting Pada Pemutus Sirkuit

Ketika terjadi kerusakan korsleting pada sistem listrik, arus korsleting yang sangat besar mengalir melalui sistem termasuk kontak pemutus sirkuit (CB), kecuali kerusakan tersebut diatasi dengan memutuskan CB. Ketika arus korsleting mengalir melalui CB, bagian-bagian penghantar arus yang berbeda dari pemutus sirkuit terekspos terhadap tekanan mekanis dan termal yang sangat besar.

Jika bagian penghantar CB tidak memiliki luas penampang yang cukup, mungkin ada risiko kenaikan suhu yang berbahaya. Suhu tinggi ini dapat mempengaruhi kualitas isolasi CB.

Kontak CB juga mengalami suhu tinggi. Tekanan termal pada kontak CB sebanding dengan I2Rt, di mana R adalah hambatan kontak, bergantung pada tekanan kontak dan kondisi permukaan kontak. I adalah nilai efektif arus korsleting dan t adalah durasi aliran arus korsleting melalui kontak.

Setelah kerusakan dimulai, arus korsleting tetap sampai unit pemutus CB memutus. Oleh karena itu, waktu t adalah waktu pemutusan dari pemutus sirkuit. Sebagai waktu ini sangat singkat dalam skala milidetik, diasumsikan bahwa semua panas yang dihasilkan selama kerusakan diserap oleh penghantar karena tidak ada cukup waktu untuk konveksi dan radiasi panas.
Kenaikan suhu dapat ditentukan dengan rumus berikut,

Di mana, T adalah kenaikan suhu per detik dalam derajat celcius.
I adalah arus (simetris efektif) dalam Ampere.
A adalah luas penampang penghantar.
ε adalah koefisien suhu resistivitas penghantar pada 20oC.

Seperti yang kita ketahui, aluminium di atas 160oC kehilangan kekuatan mekanisnya dan menjadi lembut, maka diperlukan untuk membatasi kenaikan suhu di bawah suhu ini. Persyaratan ini sebenarnya menetapkan batas kenaikan suhu yang dapat diterima selama korsleting. Batas ini dapat dicapai dengan mengontrol waktu pemutusan CB dan merancang dimensi penghantar dengan tepat.

Gaya Korsleting

Gaya elektromagnetik yang berkembang antara dua penghantar arus listrik paralel, diberikan oleh rumus berikut,

Di mana, L adalah panjang kedua penghantar dalam inci.
S adalah jarak antara mereka dalam inci.
I adalah arus yang dibawa oleh masing-masing penghantar.

Telah dibuktikan secara eksperimental bahwa, gaya korsleting elektromagnetik mencapai maksimum ketika nilai arus korsleting I, adalah 1,75 kali nilai efektif gelombang arus korsleting simetris awal.

Namun, dalam beberapa situasi, mungkin terjadi gaya yang lebih besar daripada ini, misalnya, dalam kasus batang yang sangat kaku atau karena resonansi dalam kasus batang yang rentan terhadap getaran mekanis. Eksperimen juga menunjukkan bahwa reaksi yang dihasilkan dalam struktur non-resonan oleh arus bolak-balik pada saat penerapan atau penghapusan gaya dapat melebihi reaksi yang dialami saat arus mengalir.

Oleh karena itu, dianjurkan untuk kesalahan pada sisi keamanan dan mempertimbangkan semua kemungkinan, di mana satu harus memperhitungkan gaya maksimum yang dapat dihasilkan oleh nilai puncak awal arus korsleting asimetris. Gaya ini dapat diambil sebagai nilai yang dua kali lipat dari yang dihitung dari rumus di atas.

Rumus ini hanya berguna untuk penghantar dengan penampang bulat. Meskipun L adalah panjang hingga bagian-bagian penghantar yang berjalan paralel, rumus ini hanya cocok jika total panjang setiap penghantar diasumsikan tak terhingga.

Dalam kasus praktis, total panjang penghantar tidak tak terhingga. Juga dipertimbangkan bahwa, kepadatan fluks dekat ujung penghantar arus sangat berbeda dibandingkan bagian tengahnya.

Oleh karena itu, jika kita menggunakan rumus di atas untuk penghantar pendek, gaya yang dihitung akan jauh lebih tinggi dari yang sebenarnya.

Dapat dilihat bahwa, kesalahan ini dapat dikurangi secara signifikan jika kita menggunakan istilah,

sebagai ganti L/S dalam rumus di atas.
Rumus kemudian menjadi,

Rumus, yang direpresentasikan oleh persamaan (2), memberikan hasil bebas kesalahan ketika rasio L/S lebih dari 20. Ketika 20 > L/S > 4, rumus (3) cocok untuk hasil bebas kesalahan.
Jika L/S < 4, rumus (2) cocok untuk hasil bebas kesalahan. Rumus-rumus di atas hanya berlaku untuk penghantar dengan penampang bulat. Namun, untuk penghantar dengan penampang persegi panjang, rumus perlu memiliki faktor koreksi. Misalkan faktor ini adalah K. Oleh karena itu, rumus akhirnya menjadi,
Meskipun efek bentuk penampang penghantar berkurang cepat jika jarak antara penghantar meningkat, nilai K maksimum untuk penghantar seperti strip yang ketebalannya jauh lebih kecil dari lebarnya. K dapat diabaikan ketika bentuk penampang penghantar sempurna persegi. K adalah satu untuk penghantar dengan penampang bulat sempurna. Ini berlaku untuk baik standar maupun pemutus sirkuit kontrol jarak jauh.

Pernyataan: Hormati asli, artikel yang baik layak dibagikan, jika terdapat pelanggaran hak cipta silakan hubungi untuk dihapus.