Kablo Kısa Devre Termik Dayanım Hesaplayıcı

Bu, gerilim düşümünden ayrı bir kontroldür

Kesit seçimi tek bir hesaba dayanmaz. Gerilim düşümü hesaplayıcımız hattın sürekli rejimde ne kadar gerilim kaybettiğini bulur; bu sayfa ise arıza anında iletkenin eriyip erimeyeceğini sınar. İkisi birbirinin yerine geçmez ve genellikle farklı kesitler önerirler — bağlayıcı olan büyük olanıdır.

Uzun hatlarda çoğunlukla gerilim düşümü, ana pano yakınındaki kısa ve yüksek arıza akımlı hatlarda ise çoğunlukla kısa devre dayanımı belirleyici olur.

k nereden gelir?

k, iletkenin bir kısa devre boyunca ısıyı hiç kaybetmeden yuttuğu varsayımıyla (adyabatik varsayım) türetilir. Yöntem IEC 60364-5-54’ün normatif Ek A’sındadır:

k = √( Q_c · (β + 20) / ρ₂₀ · ln( (β + θ_f) / (β + θ_i) ) )
Q_c iletken malzemesinin hacimsel ısı kapasitesi · β iletkenin 0 °C’deki özdirenç sıcaklık katsayısının tersi · ρ₂₀ 20 °C özdirenç · θ_i başlangıç, θ_f son sıcaklık

ρ₂₀’nin birimi Ω·mm’dir, Ω·m değil: bakırın 1,7241 × 10⁻⁸ Ω·m’si 17,241 × 10⁻⁶ Ω·mm eder. Bu ikisini karıştırmak k’yı 31,6 kat saptırır — formülü kendiniz kuracaksanız en olası hata kaynağı budur.

Neden tablo değil formül? İki sebep. Birincisi hukuki: standardın yayımladığı k değerleri telif korumalı bir derlemenin parçasıdır, oysa formül ve fiziksel sabitler olgudur — biz yöntemi çalıştırıyor, değerleri kopyalamıyoruz. İkincisi pratik: tablo yalnız birkaç hazır kombinasyon verir, formül ise girdiğiniz her θi/θf çifti için çalışır.

Yuvarlama en yakın tam sayıya yapılır. Formül sürekli bir sayı verir, yayımlanmış tablolar ise tam sayı. Yayımlanmış on bir hücrenin tamamını sınadık: en yakına yuvarlamak onunda, aşağı yuvarlamak yalnız dördünde tutuyor. İlginç olan şu — alüminyum + XLPE (ham 94,55) tabloda 94, alüminyum + yalıtımlı koruma iletkeni (ham 94,61) ise 95 yazılmış; yani tablonun kendisi de tutarlı yuvarlamıyor. Bu yüzden araç formülü izler ve k’yı yukarı yuvarladığı durumda bunu size söyler.

Sıcaklıklar nereden okunur?

θi, iletkenin arıza başladığı andaki sıcaklığıdır ve tasarımda en kötü hâl olarak azami sürekli işletme sıcaklığı alınır. θf ise yalıtımın kısa süreli olarak dayanabileceği sınır sıcaklıktır ve kablo standardından gelir.

En sık yapılan hata bu tablonun son iki satırı arasındadır. Çok damarlı bir kablonun PE damarı için 30 °C kullanmak k’yı yaklaşık %24 fazla gösterir — yani iletkeni olduğundan dayanıklı sanırsınız. Araçta bunu ayrı bir seçenek yaptık ki karışmasın.

Mineral yalıtımlı kablo ve çıplak koruma iletkeni ön ayar olarak bilerek konulmadı: bu satırların standarttaki tam sıcaklıkları birincil kaynaktan doğrulanamadı ve uydurulmadı. Bu hâllerde “Özel”i seçip kendi kablo standardınızdan okuduğunuz θi ve θf değerlerini girin.

Süre mi, let-through I²t mi?

Aracın iki giriş modu olmasının sebebi, tek bir “süre” kutusunun üç durumdan ikisinde yanlış sonuç üretmesidir.

Yaygın bir yanlış anlama: “0,1 saniyenin altında adyabatik varsayım bozulur.” Tam tersi — süre kısaldıkça yalıtıma ısı kaçışı azalır ve varsayım daha da doğrulaşır. Eşiğin sebebi ısı değil, akımın kendisinin artık eğriden okunamaz hâle gelmesidir.

5 saniye sınırı ne demek?

Adyabatik bağıntı, ısının tamamının iletkende kaldığını varsayar. Kısa devre uzadıkça bu varsayım gerçeklikten uzaklaşır: ısının bir kısmı yalıtıma ve çevreye kaçar. Standart bu yüzden bağıntıyı 5 saniyeye kadar süren kısa devreler için verir.

Daha uzun süreler için adyabatik olmayan hesap gerekir (IEC 60949 bu işin standardıdır) ve sonuç adyabatik hesaptan daha iyimser çıkar. Buna rağmen 5 saniyeyi aşan bir sonuç geçersiz sayılır, çünkü kullandığınız bağıntı o aralık için verilmemiştir; IEC 60949 ile yeniden hesaplayın.

Bu hesap neyi kontrol ETMEZ?

Bir cümleyle: yalnız iletkenin ısıl dayanımını. Aşağıdakiler ayrı hesapların konusudur ve pratikte bazen bunlardan biri belirleyici olur.

• Ekran ve zırh. Ekranlı kabloda faz iletkeni ve ekran için iki ayrı arıza seviyesi vardır: iletken için simetrik üç faz, ekran için faz-toprak. Ekran genelde faz iletkeninden çok daha ince olduğu için kısıtlayıcı eleman sık sık ekrandır, iletken değil.
• Nötr iletkeni ve harmonikler. Üçün katı harmonik üreten yüklerde (LED sürücü, anahtarlamalı güç kaynağı, UPS) nötr akımı faz akımını aşabilir; azaltılmış nötrlü kablo bu durumda termik olarak yetersiz kalır. Faz üzerinden yapılan bu kontrol bunu hiç görmez.
• Paralel kablolar. Arıza anında akım basitçe kollara bölünmez: arızalı iletken akımı iki uçtan birden alır ve bir koldaki koruma açtıktan sonra kalan kollar yükü devralır. Kolların eşit uzunlukta ve aynı güzergâhta olması da ayrı bir şarttır.
• Motor devreleri. Ardışık kalkışların birikimli ısınması bir kısa devre olayı değil, çevrimsel aşırı yüktür; bu bağıntı tek bir olayı modeller. Motor devrelerinde kablo çoğu zaman yalnız kısa devreye karşı korunur, aşırı yük koruması motorun kendisindedir.
• Transformatör sekonderi. Trafo ile ana pano arasındaki kablo çoğu zaman başlangıcında korumasızdır ve arıza akımı çok yüksek, DC bileşen baskındır — tam da let-through I²t kullanılması gereken bölge.
• Asgari arıza akımında açma. I²t ≤ k²S² gerekli koşuldur, yeterli değil: koruma cihazının hattın en uzak noktasındaki en küçük arıza akımında da gerekli sürede açtığı ayrıca kanıtlanmalıdır. Hattın başındaki en büyük akım bu hesabı, sonundaki en küçük akım açma kontrolünü belirler.
• Elektrodinamik kuvvetler. Kısa devre akımı iletkenleri birbirine iter ve çeker. Bara, kablo taşıyıcı, kelepçe aralığı ve kablo başlıkları için ayrı bir mekanik hesap gerekir; bu sayfa yalnız ısıyı sayar.

Kapsam (AKSCO): Biz bu alanda malzeme tedarik ederiz — kablo, pano ekipmanı, şalt malzemesi ve sarf. Elektrik projesi, hesap onayı ve devreye alma hizmeti vermeyiz. Bu araç bir ön tasarım yardımcısıdır; nihai doğrulama, standardın yürürlükteki baskısıyla yetkili elektrik mühendisi tarafından yapılır.

Sayı büyük çıktı, ne yapmalı?

Sıra genellikle şudur: önce koruma cihazını gözden geçirin, sonra yalıtımı, en son kesiti. Kesit büyütmek en görünür ama çoğu zaman en maliyetli çözümdür.

Sık Sorulan Sorular