Kako izračunati strmu struju prekidača

Kada u električnom sistemu dođe do greške strme struje, kroz sistem, uključujući i kontakte prekidača (CB), teče ogromna strma struja, sve dok prekidač ne isključi grešku. Kada strma struja teče kroz CB, različite delove prekidača koji nose struju podvrgnute su ogromnim mehaničkim i toplinskim naprezanjima.

Ako vodljivi delovi CB nemaju dovoljnu poprečnu površinu, može doći do opasno visokog porasta temperature. Ova visoka temperatura može uticati na kvalitet izolacije CB.

Kontakti CB takođe iskusavaju visoku temperaturu. Toplinska naprezanja kontakata CB su proporcionalna I2Rt, gde je R otpor kontakta, zavisi od pritiska kontakta i stanja površine kontakta. I je efektivna vrednost strme struje, a t je trajanje tokom kog je strma struja protekla kroz kontakte.

Nakon inicijalizacije greške, strma struja ostaje dok prekidni deo CB ne prekine. Stoga, vreme t predstavlja vreme prekida prekidača. Budući da je ovo vreme vrlo malo na mili sekundnom nivou, pretpostavlja se da se sva toplota generisana tokom greške apsorbira u vodilu, jer nema dovoljno vremena za konvekciju i radijaciju toplote.
Porast temperature može se odrediti sledećom formulom,

Gde, T predstavlja porast temperature po sekundi u stepenima Celzijusa.
I je struja (efektivna simetrična) u Amperima.
A je poprečna površina vodilice.
ε je koeficijent temperature otpornosti vodilice na 20oC.

Kao što nam je poznato, aluminijum iznad 160oC gubi svoju mehaničku čvrstoću i postaje mekan, želimo ograničiti porast temperature ispod ove temperature. Ova zahteva zapravo postavlja dopustiv porast temperature tokom strme struje. Ovaj limit može se dostići kontrolom vremena prekida CB i pravilnim dizajniranjem dimenzija vodilice.

Sila strme struje

Elektromagnetska sila koja se razvija između dva paralelna električkih vodilica koje nose struju, data je formulom,

Gde, L predstavlja dužinu oba vodilca u inčima.
S je rastojanje između njih u inčima.
I je struja koju nosi svaki od vodilaca.

Eksperimentalno je dokazano da je elektromagnetska sila strme struje maksimalna kada je vrednost strme struje I, 1,75 puta veća od početne efektivne vrednosti simetrične talase strme struje.

Međutim, u određenim situacijama je moguće da se razvije veće sile, kao na primer, u slučaju vrlo čvrstih štapova ili zbog rezonancije u slučaju štapova koji su podložni mehaničkom vibriranju. Eksperimenti su takođe pokazali da reakcije proizvedene u neresonantnoj strukturi od strane alternativne struje u trenutku primene ili uklanjanja sile mogu prevaziti reakcije iskusene dok struja teče.

Stoga je savetljivo da se greška bira na strani bezbednosti i uzima u obzir sve eventualnosti, za koje bi trebalo uzeti u obzir maksimalnu silu koju bi mogao razviti početni vrhunski vrednost asimetrične strme struje. Ova sila može se smatrati dva puta većom od onog što se izračunava prethodnom formulom.

Formula je strogo korisna za vodilice sa kružnim presjekom. Iako L predstavlja konačnu dužinu delova vodilica koje teku paralelno jedna drugoj, formula je samo prikladna kada se ukupna dužina svake vodilice smatra beskonačnom.

U praktičnim slučajevima ukupna dužina vodilice nije beskonačna. Takođe se uzima u obzir da je gustoća fluksa blizu krajeva vodilice koje nose struju značajno različita od njenog srednjeg dela.

Stoga, ako koristimo gore navedenu formulu za kratku vodilicu, izračunata sila bi bila znatno veća od stvarne.

Vidimo da se ova greška može značajno smanjiti ako koristimo termin,

umesto L/S u prethodnoj formuli.
Formula tada postaje,

Formula, predstavljena jednačinom (2), daje bezgrešan rezultat kada je omjer L/S veći od 20. Kada je 20 > L/S > 4, formula (3) je prikladna za bezgrešan rezultat.
Ako je L/S < 4, formula (2) je prikladna za bezgrešan rezultat. Navedene formule su primenljive samo za vodilice sa kružnim presjekom. Ali za vodilice sa pravougaonom površinom presjeka, formula treba imati neki faktor korekcije. Recimo da je ovaj faktor K. Stoga, konačna formula postaje,
Iako uticaj oblika presjeka vodilice brzo opada ako se poveća rastojanje između vodilica, vrednost K je maksimalna za traku poput vodilice čija je debljina značajno manja od širine. K je zanemarljiv kada je oblik presjeka vodilice savršeno kvadratan. K je jedinstven za savršeno kružni presjek vodilice. To važi za standardne i daljinski upravljane prekidače.

Izjava: Poštujte original, dobre članke vredi deliti, ako postoji kršenje autorskih prava kontaktirajte za brisanje.