זרם קצר בלוחות החשמל
לכל הנוגע ללוחות החשמל עם זרמי הקצר ישנם שלושה פרמטרים עיקריים Icw, Icc, Ipk
עמידה בזרם קצר Icw
זרם מקסימלי שלא פוגע בתפקוד המבטח זרם (יצוק או אוויר, למא"ז לרוב אין הגדרת Icw ) הזרם מוגדר ע"י הייצרן כזרם האפקטיבי RMS הזורם במעגל למשך זמן קצר ע"פ התנאים המוגדרים בתקן.
במידה ולא הוגדר אחרת משך הזמן הייחוס הוא 1 שניה.
הייצרן קובע גם את זמן העמידה של הציוד בזרם הקצר. את האנרגיה התרמית שהציוד מסוגל לספוג נחשב לפי המכפלה Icw² בזמן הפעולה (במקרה שלנו 1 שנייה).
אנו יוצאים מתוך הנחה כי הזרם השיא של הציוד מותאם לזרם המקסימלי שיכול להיווצר בתוך לוח החשמל.
זרם השיא Ipk
זרם השיא ברבע המחזור הראשון של הקצר, הגדרת הזרם מסייעת לקבוע את הכוחות האלקטרו דינמיים והמגנטיים הפועלים על המוליך/פס הצבירה בלוח ובציוד ובכך מחשבים את כוחות הגזירה והכיפוף של הציוד בתוך הלוח.
>כדי להגדיר את ערך הזרם עלינו להכפילו במקדם "n" שמהווה בנוסף לזרם החילופין ברגע הקצר גם את הביטוי של רכיב ה- DC .
ערך הזרם מוגדר בדרך כלל בקילו-אמפר [kA].
IrmsXn=Ipk
*ערך מקדם ההספק קטן ככל שזרם הקצר גדל
- עבור זרם הקטן מ 5kA מקדם ההספק (COSφ) יהיה 0.7 ומקדם "n" יהיה 1.5
- עבור זרם הגדול מ 5kA אך קטן מ 10kA מקדם ההספק (COSφ) יהיה 0.5 ומקדם "n" יהיה 1.7
- עבור זרם הגדול מ 10kA אך קטן מ 20kA מקדם ההספק (COSφ) יהיה 0.3 ומקדם "n" יהיה 2
- עבור זרם הגדול מ 20kA אך קטן מ 50kA מקדם ההספק (COSφ) יהיה 0.25 ומקדם "n" יהיה 2.1
- עבור זרם הגדול מ 50kA מקדם ההספק (COSφ) יהיה 0.2 ומקדם "n" יהיה 2.2
זרם קצר נקוב Icc
כל ייצרן מצהיר על זרמי הקצר המותנה של המעגל בלוח או הלוח כולו אותו הם מסוגלים להכיל, הלוח או הציוד נדרשים לעמוד בזרם גבוה יותר במידה ויש מבטח במעלה הזרם המסוגל לנתק אותו.
ההבדל בין Icw ו Icc
בתכנון הלוח עבור זרם Icw, ערך המייצג את העמידות בזרם הקצר המקסימלי אותו הלוח והאביזרים יכולים לספוג למשך הזמן שנקבע (1 שנייה),
הלוח נדרש לעמוד במאמצים פיזיים מקסימלים, הגדרה זו נכונה עבור הציוד בתוך הלוח וללוח עצמו ולמנוע פגיעה מסביב ללוח לאנשים וציוד.
בתכנון הלוח עבור הזרם Icc, הערך המייצג את זרם הקצר הצפוי המרבי ברשת שבו הלוח יכול לעמוד, בתנאי שמבטח ספציפי במעלה הזרם מגביל את הזרם והאנרגיה ולכן לא נדרש לעמוד במאמצים האלקטרו-דינמיים הנובעים מזרם השיא ובאנרגיה תרמית המקסימלים.
נזכור כי במידה והמבטח במעלה הזרם לא יפעל יש אפשרות לפגיעה במבטח ובציוד הסובב לו לכן נדרש לבצע תחזוקה מונעת ע"פ הוראות הייצרן.
לסיכום לוח יוגדר כבעל עמידות בזרם Icc, אם הוא מסוגל לעמוד במאמצים האלקטרו-דינמיים הנובעים מזרם השיא ובאנרגיה התרמית המוגבלת דרך המבטח בזמן קטיעת זרם הקצר הצפוי Ik.
עכשיו שאנו מבינים את ההגדרות נתקדם ללוחות עצמם
עבור לוח שבו המבטח הראשי מיועד לזרם Icw=100kA נתקין פס צבירה המתאים לזרם קצר בגובה 100kA
עבור לוח שבו מותקנים מבטח שיכול להגביל את הזרם קצר הצפוי ולעמוד בערכי Icw נגדיר את המערכת לפי ערך Icc, במערכת זו נשלב פס צבירה קטן יותר.
לדוגמה:
בלוח החשמל עם מבטח בעל הגנות אלקטרוניות המגבילות את שיא זרם הקצר ל Ipk=80kA והאנרגיה שיכולה לעבור דרכו תהיה בגובה 20MA²
כתוצאה מההפחתת זרם השיא והאנרגיה נתקין פס צבירה קטן יותר.
לבדיקה נשתמש בפס צבירה בעל ערך 50kA.
נחשב את האנרגיה והזרם המקסימלי שיכול לעבור דרך פס הצבירה במשך שנייה על פי הנוסחאות:
- נחשב את האנרגיה 50kAx50kAX1sec=2500MA²
- נחשב את הזרם המקסימלי, נבדוק בנתוני המקדמים "n" בסעיף Ipk ונמצא שעבור זרם הגבוה מ 50kA המקדם "n" שווה ל-2.1
50kAx2.1=105kA
ע"פ החישובים הללו, ניתן לראות כי אין בעיה לפס הצבירה לעמוד בכמות האנרגיה שתיווצר ובזרם הקצר למשך 1 שניה, ניתן לקבוע בביטחון כי ניתן לבצע את ההתקנה של המערכת של המבטח הייעודי ופס הצבירה.
חיבור פס צבירה/כבל אל פס צבירה לחלוקה
כאשר מחברים את פס החלוקה שבין המבטחים אל פס הצבירה הראשי, התקן מציג דרישות שונות:
במערכת פסים שבה הפס הראשי מזין פס צבירה לחלוקה (הפס האנכי באיור):
התכנון ייעשה כך:
- ע"פ הערכים של המבטח הגדול בין היציאות המחובר אל אותו הפס.
- או בהתאמה לערך זרם השיא Ipk של הפס צבירה הראשי.
עבור הפס/כבל המחובר אל המבטח מהפס צבירה לחלוקה נתייחס בהתאמה לערך זרם השיא Ipk של המבטח
ניתן להתייחס להגבלת הזרם של כל מבטח ולהתקין פס צבירה לחלוקה בהתאמה, כמובן שצריך לזכור כי גם אם הגדרתם את הגבלת הזרם שיא ל 60%.
תמיד יהיה חשמלאי שיגיד שהתקלה נגרמה בגלל ההגדרה של ההגנה ובשנייה משנה כיוון מפסקים ומעלה ל 90%.
ברוב מפעלי הלוחות יתקינו פס צבירה התואם לגודל המבטח בכניסה ולפס הצבירה הראשי.
והחיבור של המפסקים יהיה בהתאם לכושר הניתוק של המפסק.
לכתיבת המאמר השתמשתי בנתונים מתוך אתר ABB