Paano Kalkulahin ang Short Circuit Current ng Circuit Breaker

Kapag mayroong short circuit fault sa electrical system, malaking short circuit current ang lumalakad sa sistema kasama ang circuit breaker (CB) contacts, hanggang maliwanagan ang fault sa pamamagitan ng pag-trip ng CB. Kapag ang short circuit current ang lumalakad sa CB, ang iba't ibang bahagi ng circuit breaker na nagdadala ng current ay pinaglabanan ng malaking mekanikal at thermal stresses.

Kung ang conducting parts ng CB ay hindi sapat ang cross-sectional area, maaaring tumaas ang temperatura nang labis. Ang mataas na temperatura na ito ay maaaring makaapekto sa kalidad ng insulation ng CB.

Ang mga contact ng CB din ay kumakalami ng mataas na temperatura. Ang thermal stresses ng mga contact ng CB ay proporsyonal sa I2Rt, kung saan ang R ay ang resistance ng contact, depende sa contact pressure at contact surface condition. Ang I ay ang rms value ng short circuit current at ang t ay ang duration kung saan ang short circuit current ay lumalakad sa mga contact.

Pagkatapos simulan ang fault, ang short circuit current ay nananatili hanggang ang interrupting unit ng CB, ay huminto. Dahil dito, ang oras t ay ang breaking time ng circuit breaker. Dahil ang oras na ito ay napakababa sa scale ng mili second, inaasahan na lahat ng init na nabuo sa panahon ng fault ay na-absorb ng conductor dahil walang sapat na oras para sa convention at radiation ng init.
Ang temperature rise ay maaaring matukoy gamit ang sumusunod na formula,

Kung saan, T ang temperature rise per segundo sa degree centigrade.
I ang current (rms symmetrical) sa Ampere.
A ang cross-sectional area ng conductor.
ε ang temperature coefficient ng resistivity ng conductor sa 20oC.

Alam natin na ang aluminum na nasa itaas ng 160oC ay nawawalan ng mechanical strength at naging malambot, kaya ito ay kinakailangan na limitahan ang temperature rise sa ilalim ng temperatura na ito. Ang requirement na ito ay talagang nagse-set ng permissible temperature rise sa panahon ng short circuit. Ang limitasyon na ito ay maabot sa pamamagitan ng pag-control ng breaking time ng CB at proper designing ng conductor dimension.

Short Circuit Force

Ang electromagnetic force na nabuo sa pagitan ng dalawang parallel electric current carrying conductors, ay binibigay ng formula,

Kung saan, L ang haba ng parehong conductors sa inch.
S ang layo sa pagitan nila sa inch.
I ang current na dinadala ng bawat conductors.

Napatunayan ng eksperimento na ang electromagnetic short circuit force ay maximum kapag ang halaga ng short circuit current I, ay 1.75 beses ang initial rms value ng symmetrical short circuit current wave.

Gayunpaman, sa ilang sitwasyon, maaari pa ring lumikha ng mas malaking forces, tulad ng halimbawa, sa kaso ng very rigid bars o dahil sa resonance sa kaso ng bars na liable sa mechanical vibration. Nagpakita rin ang mga eksperimento na ang reactions na nabuo sa non resonating structure ng alternating current sa sandaling na-apply o natanggal ang mga forces ay maaaring lampaan ang reactions na naranasan habang ang current ay lumalakad.

Dahil dito, ito ay advisable na error sa side ng safety at mag-allow para sa lahat ng contingencies, para sa kung saan dapat isama ang maximum force na maaaring nabuo ng initial peak value ng asymmetrical short circuit current. Ang force na ito ay maaaring ituring na may halaga na dalawang beses ng nakalkula mula sa itaas na formula.

Ang formula ay mahalagang useful para sa circular cross-sectional conductor. Bagama't ang L ay finite length ng mga bahagi ng conductors na run parallel sa bawat isa, ang formula ay lamang suitable kung ang total length ng bawat conductor ay inaasahan bilang infinite.

Sa praktikal na kaso, ang total length ng conductor ay hindi infinite. Inaalala rin na ang flux density malapit sa dulo ng current carrying conductor ay malayo sa kanyang gitnang bahagi.

Dahil dito, kung gagamitin natin ang itaas na formula para sa maikling conductor, ang force na nakalkula ay maaaring mas mataas kaysa sa totoong halaga.

Nararamdaman na, ang error na ito ay maaaring maalis nang malaki kung gagamitin natin ang term,

sa halip ng L/S sa itaas na formula.
Ang formula kung gayon ay naging,

Ang formula, na kinatawan ng equation (2), ay nagbibigay ng error free result kapag ang ratio L/S ay mas malaki sa 20. Kapag 20 > L/S > 4, ang formula (3) ay suitable para sa error free result.
Kung L/S < 4, ang formula (2) ay suitable para sa error free result. Ang mga ito ay lamang applicable para sa circular cross-sectional conductors. Ngunit para sa rectangular cross-sectional conductor, ang formula ay kailangan ng ilang correction factor. Sabihin natin na ang factor na ito ay K. Kaya, ang itaas na formula naging,
Bagama't ang effect ng shape ng cross-section ng conductor ay bumaba nang mabilis kung ang spacing sa pagitan ng conductor ay tumataas ang halaga ng K ay maximum para sa strip like conductor na ang thickness ay mas maliit kaysa sa kanyang width. Ang K ay negligible kapag ang shape ng cross-section ng conductor ay perpekto square. Ang K ay unity para sa perpekto circular cross-sectional conductor. Ito ay totoo para sa standard at remote control circuit breaker.

Statement: Respetuhin ang original, mga magagandang artikulo na karapat-dapat na i-share, kung may infringement pakisabi para ma-delete.