सर्किट ब्रेकरको शॉर्ट सर्किट करंट कसरी गणना गर्नुहोस्

जब विद्युत प्रणाली में एक शॉर्ट सर्किट दोष होता है, तो एक बड़ा शॉर्ट सर्किट करंट प्रणाली से गुजरता है, जिसमें सर्किट ब्रेकर (CB) के संपर्क तक शामिल है, जब तक कि CB द्वारा दोष को साफ नहीं किया जाता। जब शॉर्ट सर्किट करंट CB से गुजरता है, तो सर्किट ब्रेकर के विभिन्न करंट वहन करने वाले भाग बड़े मैकेनिकल और थर्मल तनाव का सामना करते हैं।

यदि CB के चालक भागों के पास पर्याप्त अनुप्रस्थ क्षेत्रफल नहीं है, तो खतरनाक रूप से ऊंचा तापमान बढ़ने की संभावना हो सकती है। यह ऊंचा तापमान CB की इन्सुलेशन गुणवत्ता पर प्रभाव डाल सकता है।

CB के संपर्क भी ऊंचा तापमान अनुभव करते हैं। CB संपर्कों के थर्मल तनाव I2Rt के अनुपात में होते हैं, जहाँ R संपर्क प्रतिरोध है, जो संपर्क दबाव और संपर्क सतह की स्थिति पर निर्भर करता है। I शॉर्ट सर्किट करंट का rms मान है और t वह समय है जिसके लिए शॉर्ट सर्किट करंट संपर्क से गुजरा है।

दोष शुरू होने के बाद, शॉर्ट सर्किट करंट CB के अवरोधक इकाई द्वारा टूटने तक रहता है। इसलिए, समय t अवरोधक समय है। चूंकि यह समय मिलीसेकंड के स्तर पर बहुत कम होता है, इसलिए माना जाता है कि दोष के दौरान उत्पन्न होने वाली सभी गर्मी चालक द्वारा अवशोषित हो जाती है, क्योंकि गर्मी के संवहन और विकिरण के लिए पर्याप्त समय नहीं होता।
तापमान वृद्धि निम्न सूत्र द्वारा निर्धारित की जा सकती है,

जहाँ, T प्रति सेकंड डिग्री सेंटीग्रेड में तापमान वृद्धि है।
I (rms सममित) एम्पियर में करंट है।
A चालक का अनुप्रस्थ क्षेत्रफल है।
ε 20oC पर चालक की प्रतिरोधकता का तापमान गुणांक है।

हमें ज्ञात है कि 160oC से ऊपर एल्युमिनियम अपनी यांत्रिक शक्ति खो देता है और मुलायम हो जाता है, इसलिए यह आवश्यक है कि तापमान वृद्धि इस तापमान से नीचे सीमित रखी जाए। यह आवश्यकता वास्तव में शॉर्ट सर्किट के दौरान अनुमत तापमान वृद्धि की सीमा निर्धारित करती है। यह सीमा CB अवरोधक समय को नियंत्रित करके और चालक आयाम को उचित ढंग से डिजाइन करके प्राप्त की जा सकती है।

शॉर्ट सर्किट बल

दो समानांतर विद्युत करंट वहन करने वाले चालक के बीच विकसित होने वाले विद्युत चुंबकीय बल को निम्न सूत्र द्वारा दिया जाता है,

जहाँ, L दोनों चालकों की लंबाई इंच में है।
S उनके बीच की दूरी इंच में है।
I प्रत्येक चालक द्वारा वहन किया गया करंट है।

प्रयोगशाला में सिद्ध किया गया है कि, विद्युत चुंबकीय शॉर्ट सर्किट बल तब अधिकतम होता है जब शॉर्ट सर्किट करंट I, शॉर्ट सर्किट करंट तरंग के प्रारंभिक rms मान का 1.75 गुना होता है।

हालांकि, कुछ परिस्थितियों में, यह संभव है कि, इनसे अधिक बल विकसित हो सकते हैं, जैसे, उदाहरण के लिए, बहुत कठोर बारों की स्थिति में या बारों की यांत्रिक दोलन के कारण रिझोनेंस की स्थिति में। प्रयोगों ने यह भी दिखाया है कि एक गैर-रिझोनेंस संरचना में एक वैकल्पिक करंट द्वारा बल के लागू होने या हटाने के तत्काल के दौरान उत्पन्न प्रतिक्रियाएँ उस बल से अधिक हो सकती हैं जो करंट बहते समय अनुभव की जाती हैं।

इसलिए, सुरक्षा की ओर त्रुटि करना और सभी संभावित परिस्थितियों के लिए प्रावधान करना वांछनीय है, जिसके लिए एक को असममित शॉर्ट सर्किट करंट के प्रारंभिक शिखर मान द्वारा विकसित होने वाले अधिकतम बल का ध्यान रखना चाहिए। यह बल उस सूत्र से गणना की गई गणना का दोगुना माना जा सकता है।

सूत्र वृत्ताकार अनुप्रस्थ काट वाले चालक के लिए गंभीर रूप से उपयोगी है। हालांकि L चालकों के समानांतर चलने वाले हिस्सों की सीमित लंबाई है, लेकिन सूत्र केवल तब उपयुक्त है जब प्रत्येक चालक की कुल लंबाई अनंत मानी जाती है।

व्यावहारिक मामलों में चालक की कुल लंबाई अनंत नहीं होती। यह भी ध्यान में रखा जाता है कि, करंट वहन करने वाले चालक के छोरों के पास फ्लक्स घनत्व उसके मध्य भाग से बहुत अलग होता है।

इसलिए, यदि हम ऊपर के सूत्र का उपयोग छोटे चालक के लिए करते हैं, तो गणना किया गया बल वास्तविक से बहुत अधिक होगा।

यह देखा गया है कि, यदि हम ऊपर के सूत्र में L/S के स्थान पर शब्द का उपयोग करें, तो यह त्रुटि बहुत हद तक कम हो जाएगी,

तब सूत्र बन जाता है,

समीकरण (2) द्वारा प्रतिनिधित्व किया गया सूत्र, जब L/S का अनुपात 20 से अधिक होता है, तब त्रुटि-मुक्त परिणाम देता है। जब 20 > L/S > 4, सूत्र (3) त्रुटि-मुक्त परिणाम के लिए उपयुक्त होता है।
यदि L/S < 4, सूत्र (2) त्रुटि-मुक्त परिणाम के लिए उपयुक्त होता है। ऊपर के सूत्र केवल वृत्ताकार अनुप्रस्थ काट वाले चालकों के लिए लागू होते हैं। लेकिन आयताकार अनुप्रस्थ काट वाले चालक के लिए, सूत्र में कुछ संशोधन गुणांक की आवश्यकता होती है। कहें कि यह गुणांक K है। इसलिए, ऊपर का सूत्र अंततः बन जाता है,
हालांकि चालक के अनुप्रस्थ काट के आकार का प्रभाव तब तेजी से घटता है जब चालकों के बीच की दूरी बढ़ती है, लेकिन चालक के आकार के लिए K का मान अधिकतम होता है जिसकी मोटाई उसकी चौड़ाई से बहुत कम होती है। K तब नगण्य होता है जब चालक का अनुप्रस्थ काट का आकार पूरी तरह से वर्ग होता है। K वृत्ताकार अनुप्रस्थ काट वाले चालक के लिए एक होता है। यह मानक और आदेश दूरबीन सर्किट ब्रेकर दोनों के लिए सही है।

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