Hvordan beregne kortslutningsstrøm for sirkuitbryter

Når det oppstår en kortslutning i elektrisk system, strømmer en enorm kortslutningsstrøm gjennom systemet, inkludert kretssikringens (CB) kontakter, til kretssikringen utløses for å fjerne feilen. Når kortslutningsstrømmen går gjennom CB, blir de ulike strømførerende delene av kretssikringen utsatt for store mekaniske og termiske spenninger.

Hvis de ledende delene av CB ikke har tilstrekkelig tverrsnitt, kan det oppstå farlig høy temperaturstigning. Denne høye temperaturen kan påvirke isolasjonsegenskapene til CB.

Kretssikringskontaktene opplever også høy temperatur. De termiske spenningene til kretssikringskontaktene er proporsjonale med I2Rt, der R er kontaktmotstand, som avhenger av kontakttrykk og kontaktoverflates tilstand. I er den effektive verdien av kortslutningsstrømmen, og t er varigheten for hvilken kortslutningsstrømmen har strømt gjennom kontaktene.

Etter at feilen er startet, forbli kortslutningsstrømmen til avbrytingsenheten i CB, bryter. Derfor er tiden t avbrytingstiden til kretssikringen. Siden denne tiden er veldig kort, på millisekundskala, antas det at all varme produsert under feilen absorberes av lederen, da det ikke er nok tid for konveksjon og stråling av varme.
Temperaturstigningen kan bestemmes ved følgende formel,

Der T er temperaturstigningen per sekund i grader Celsius.
I er strømmen (effektiv symmetrisk) i Amper.
A er tverrsnittet av lederen.
ε er temperaturkoeffisienten til spenning hos lederen ved 20oC.

Som vi vet, mister aluminium sin mekaniske styrke og blir mykt over 160oC, derfor ønskes det å begrense temperaturstigningen under denne temperaturen. Dette kravet setter egentlig den tillatte temperaturstigningen under kortslutning. Dette grensen kan oppnås ved å kontrollere CB-avbrytingstid og riktig design av lederdimensjoner.

Kortslutningskraft

Den elektromagnetiske kraften som utvikles mellom to parallelle elektriske strømførerende ledere, gis av formelen,

Der L er lengden av begge ledere i tommer.
S er avstanden mellom dem i tommer.
I er strømmen som hver av de lederne fører.

Det er eksperimentelt bevist at den elektromagnetiske kortslutningskraften er maksimal når verdien av kortslutningsstrømmen I, er 1,75 ganger den initielle effektive verdien av den symmetriske kortslutningsstrømmbølgen.

Imidlertid kan det i visse omstendigheter skje at større krefter enn disse kan utvikles, for eksempel i tilfeller med veldig stabile staver eller på grunn av resonans i tilfeller med staver som er utsatt for mekanisk vibrasjon. Eksperimenter har også vist at reaksjonene produsert i en ikke-resonansende struktur av en alternerende strøm ved øyeblikket for anvendelse eller fjerning av kreftene kan overstige reaksjonene opplevd mens strømmen strømmer.

Det er derfor rådvis å feil på sikkerhets siden og ta hensyn til alle mulige situasjoner, for hvilket man bør ta hensyn til den maksimale kraften som kan utvikles av den initielle toppverdien av den asymmetriske kortslutningsstrømmen. Denne kraften kan tas som å ha en verdi som er dobbelt så stor som den beregnede fra ovennevnte formel.

Formelen er strengt nyttig for leder med sirkulært tverrsnitt. Selv om L er en endelig lengde av de delene av lederne som løper parallelle med hverandre, er formelen bare egnet der den totale lengden av hver leder antas å være uendelig.

I praksis er den totale lengden av lederen ikke uendelig. Det er også tatt hensyn til at fluxtetheten nær endene av strømførerende leder er betydelig forskjellig fra dens midterste del.

Derfor, hvis vi bruker ovennevnte formel for kort leder, vil den beregnede kraften være mye høyere enn den faktiske.

Det ser ut til at, denne feilen kan reduseres betraktelig hvis vi bruker termen,

i stedet for L/S i ovennevnte formel.
Formelen blir da,

Formelen, representert av ligning (2), gir feilfri resultat når forholdet L/S er større enn 20. Når 20 > L/S > 4, er formel (3) egnet for feilfritt resultat.
Hvis L/S < 4, er formel (2) egnet for feilfritt resultat. Ovennevnte formler er kun gyldige for lederer med sirkulært tverrsnitt. Men for rektangulært tverrsnitt, trenger formelen noen korreksjonsfaktor. La oss si at denne faktoren er K. Dermed blir formelen til slutt,
Selv om effekten av tverrsnittets form på lederen reduseres raskt hvis avstanden mellom lederen øker, er verdien av K maksimal for stripelignende leder hvor tykkelsen er mye mindre enn bredden. K er ubetydelig når tverrsnittets form er perfekt kvadratisk. K er enhetlig for perfekt sirkulært tverrsnitt. Dette gjelder for både standard og fjerntstyrt kretssikring.

Erklæring: Respekt originaliteten, godartede artikler fortjener å deles, ved infringing kontakt slett.