48084 Obraz (1725)

4. SPRAWDZENIE DOBRANYCH PRZEWODÓW I KABLI NA WARUNKI ZWARCIOWE ORAZ WYMAGANIA ZWARCIOWE STAWIANE ZABEZPIECZENIOM

Dobrany przewód na długotrwałą obciążalność prądową i przeciążałność podlega sprawdzeniu na warunki zwarciowe panujące w miejscu jego zabezpieczenia. Wskutek zwarcia następuje przepływ prądu o wartości większej niż znamionowa. Zastosowane zabezpieczenia mają na celu przerwanie tego prądu w krótkim czasie, w celu niedopuszczenia do zniszczenia izolacji lub żyły przewodu. Przebieg nagrzewania przewodu wskutek przepływu prądu obciążenia oraz prądu zwarciowego przedstawia rysunek 4.1.

Uwaga!

Poprawnie dobrany przewód, który spełnia wymagania długotrwałej obciążalności prądowej i przeciążalności, a jego zabezpieczenie stanowi bezpiecznik topikowy, nie wymaga sprawdzenia z warunku na prądy zwarciowe.

Rysunek 4.1.

Przebieg nagrzewania się przewodu w czasie zwarcia gdzie:

t₀ - temperatura otoczenia, r_rob - temperatura robocza, t_k - temperatura przy zwarciu, x_dz - temperatura dopuszczalna przy zwarciu, T_k - czas trwania zwarcia,

T - cieplna stała czasowa [19]

W normalizacji definiuje się zwarcia trwające nie dłużej niż 5s i wyróżnia przyjęte umownie dwa przedziały czasowe:

a)    T_k<0,1s,

b)    0,1s<T_k<5s.

Tak określonym przedziałom czasowym odpowiadają dwa różne sposoby wyznaczenia minimalnego przekroju przewodu:

• dla T_k<0,1 s skutek cieplny definiowany jest całką Joule’a wyłączenia:

(4.1.)

lub w innej postaci:

(k-S)²>l²t„,

(4.2.)

• dla 0,1s<T_k<5s, skutek cieplny wywoływany przez prąd zwarciowy definiowany jest przez zastępczy prąd zwarciowy cieplny oraz czas trwania zwarcia:

s>’.JS    ⁽⁴'³->

“k V 1

lub w innej postaci:

(k • S)² > l_lh² • T_k    ^(4A)

gdzie:

T_k - czas trwania zwarcia (czas niezbędny do zadziałania zabezpieczeń i przerwania prądu zwarciowego), w [s], l²t_w - całka Joule’a wyłączenia, w [A²-s] (odczytana z katalogu producenta zabezpieczenia; dla bezpieczników topikowych typu gG lub gM wartości l² t_w zostały przedstawione w tabeli 4.1.),

S - minimalny przekrój żyły przewodu, w [mm²],

k - jednosekundowa dopuszczalna gęstość prądu zwarciowego, w [A/mm²], l_lh - prąd zwarciowy zastępczy cieplny, w [A].

Uwaga!

Jozeli przewód lub kabel zabezpieczony jest bezpiecznikiem topikowym, który pełni funkcję zabezpieczenia przeciążeniowego, nie ma potrzeby sprawdzania dobranego kabla lub przewodu na warunki zwarciowe. Przewody mogą nagrzewać się od temperatury t₀=25°C do temperatury t_dd (tab. 4.3.), w przypadku przeciążeń, lub temperatury x_dz (tab. 4.3.) - w przypadku zwarć.

Największy spodziewany przyrost temperatury x_p w przypadku przeciążeń (występuje wymiana ciepła z otoczeniom) można określić ze wzoru:

(4.5.)

W przypadku zwarcia (występuje nagrzewanie adiabatyczne bez wymiany ciepła z otoczeniem) spodziewany przy-iost temperatury x_z można obliczyć ze wzorów:

	^xi (^T<k ^T«w) (k-S)^2-1	(4.6a)
dla 0,1 <Tk<5s:	I^2 T ^2 ' * ^m) (k • S)^2 -1	(4.6b)

Uwaga!

Występująca we wzorze (4.6a) oraz (4.6b) „1” została podana dla zgodności jednostek i oznacza 1 [s], przy której określa się dopuszczalną jednosekundową gęstość prądu zwarciowego „k".

Inbela 4.1. Prądy probiercze i wartości graniczne l²t wkładek bezpiecznikowych gG i gM w próbie wybiórczości (PN-HD 60269-2-1:2005)

Prąd znamionowy, w [A]	Minimalne l^2t przedłukowe		Maksymalne l^2t wyłączania		Stosunek wybiórczości
	Prąd spodziewany, w [kA]	1%, w [A^2s]	Prąd spodziewany, w [kA]	^|2tw, w [A^2s]
2	0,013	0,67	0,064	16,4
4	0,035	4,90	0,130	67,6
6	0,064	16,40	0,220	193,6	Nie jest
8	0,100	40,00	0,310	390,0	określony
10	0,130	67,60	0,400	640,0
12	0,180	130,00	0,450	820,0