Kako izračunati tok kratkega kroga veznikov za prekinitve

Ko v električnem sistemu pride do napake strminskih vezav, skozi sistem, vključno s kontakti preklopnika (CB), teče velik strminski tok, dokler preklopnik ne odstrani napake z odpovedjo. Ko strminski tok teče skozi CB, so različni deli preklopnika, ki nosijo tok, podvrženi obsežnim mehanskim in toplinskim obremenitvam.

Če vodilni deli CB niso dovolj veliki, lahko pride do nevarno visoke temperaturne povišave. Ta visoka temperatura lahko vpliva na kakovost izolacije CB.

Tudi kontakti CB doživljajo visoko temperaturo. Toplinske obremenitve kontaktov CB so sorazmerne s I2Rt, kjer je R upor kontakta, ki je odvisen od kontaktnega tlaka in stanja površine kontakta. I je efektivna vrednost strminskih tokov, t pa je trajanje, med katerim strminski tok teče skozi kontakte.

Po začetku napake strminski tok ostane, dokler prekinilni enot CB ne prekine. Zato je čas t prekinitveni čas preklopnika. Ker je ta čas zelo majhen (v milisekundah), se privzame, da se vse toploto, ki se ustvari med napako, absorpira v vodilu, ker ni dovolj časa za konvekcijo in radiacijo toplote.
Temperaturno povišanje lahko določimo z naslednjo formulo,

Kjer je T temperaturno povišanje na sekundo v stopinjah Celzija.
I je tok (efektivna simetrična vrednost) v amperih.
A je prečni prerez vodilca.
ε je temperaturni koeficient upornosti vodilca pri 20oC.

Kot vemo, aluminij nad 160oC izgubi svojo mehansko trdoto in postane mehko, zato želimo omejiti temperaturno povišanje pod to temperaturo. To zahteva dejansko določa dopustno temperaturno povišanje med strminskimi tokovi. To omejitev lahko dosežemo z nadzorom prekinitvenega časa CB in pravilnim razreševanjem dimenzij vodilca.

Strminska sila

Elektromagnetska sila, ki se razvije med dvema vzporednima vodili, ki nosita električni tok, je dana z formulo,

Kjer je L dolžina obeh vodil v palcih.
S je razdalja med njima v palcih.
I je tok, ki ga nosi vsak od vodil.

Eksperimentalno je dokazano, da je elektromagnetska strminska sila največja, ko je vrednost strminskih tokov I 1,75-krat večja od začetne efektivne vrednosti simetričnega strminskega valovanja.

V nekaterih okoliščinah pa je mogoče, da se razvijejo večje sile, kot so npr. v primeru zelo trdih štapov ali zaradi resonanc v primeru štapov, ki so podvrženi mehanskim vibracijam. Poskusi so tudi pokazali, da reakcije, ki jih proizvede nestabilna struktura z alternirajočim tokom ob trenutku priključitve ali odstranitve sil, lahko presegajo reakcije, ki jih doživljamo, medtem ko tok teče.

Zato je priporočljivo, da se napaka pojavlja na strani varnosti in da se upošteva vse možne situacije, za katere bi morali upoštevati maksimalno silo, ki jo lahko razvije začetni vrhunska vrednost asimetričnega strminskga toka. Ta sila se lahko uporablja kot vrednost, ki je dvakrat večja od tiste, ki je izračunana iz zgornje formule.

Formula je strogo uporabna za vodilce s krožnim prečnim prerezom. Čeprav je L končna dolžina delov vodil, ki tečejo vzporedno, formula je primerna le za primer, ko se celotna dolžina vsakega vodilca privzame kot neskončna.

V praktičnih primerih celotna dolžina vodilca ni neskončna. Upoštevamo tudi, da je gostota magnetnega pretoka blizu koncov vodilca, ki nosi tok, bistveno drugačna od srednje dele.

Zato, če uporabimo zgornjo formulo za kratke vodilce, bo izračunana sila bistveno višja od dejanske.

Opazimo, da se ta napaka lahko bistveno zmanjša, če uporabimo termin,

namesto L/S v zgornji formuli.
Formula se potem spremeni v,

Formula, predstavljena z enačbo (2), daje breznapak rezultat, ko je razmerje L/S večje od 20. Ko je 20 > L/S > 4, je formula (3) primerna za breznapak rezultat.
Če je L/S < 4, je formula (2) primerna za breznapak rezultat. Zgornje formule so uporabne le za vodilce s krožnim prečnim prerezom. Za vodilce s pravokotnim prečnim prerezom pa mora biti formula popravljena z nekim popravnim faktorjem. Recimo, da je ta faktor K. Torej, končna formula postane,
Čeprav učinek oblike prečnega prereza vodilca hitro pada, če se razmik med vodilcem poveča, je vrednost K največja za pasasti vodilce, katerih debelina je zelo manjša od širine. K je zanemarljiv, ko je oblika prečnega prereza vodilca popolnoma kvadratna. K je ena za vodilce s popolnoma krožnim prečnim prerezom. To velja za standardne in oddaljeno krmiljeni preklopnike.

Izjava: Spoštujte original, dobre članke so vredne delitve, če pride do kršitve avtorskih pravic, se obvestite z brisanjem.