Калькулятор термической стойкости шин при коротком замыкании

Предварительная адиабатическая оценка медных, алюминиевых и других жёстких шин по тепловому импульсу КЗ с отдельной паспортной проверкой НКУ по Icw/Ipk либо Icc.

Что именно рассчитывает калькулятор

Инструмент выполняет два независимых блока проверки. Первый оценивает проводник по условию I²t ≤ k²S². Второй сравнивает параметры короткого замыкания с паспортной стойкостью точной конфигурации НКУ.

• Проверка шины: исходный и расчётный тепловой импульс, эффективное сечение, минимально необходимое сечение и процент использования.
• Проверка сборки: Icw вместе с Ipk либо условный ток Icc при конкретном вышестоящем аппарате SCPD.

Положительный результат по сечению не означает, что вся сборка выдерживает короткое замыкание. Соединения, аппараты, опоры, корпус и электродинамическая стойкость проверяются отдельно.

Какой режим теплового воздействия выбрать

Эквивалентный тепловой ток Ith

Используйте этот режим, когда уже определено действующее значение тока, эквивалентное по тепловому воздействию за выбранный интервал. Это предпочтительный вариант для расчёта, подготовленного по принятой инженерной методике.

Постоянный ток Ik и время

Это упрощённая оценка по формуле I²t = Ik² × t. Калькулятор считает ток неизменным в течение всего времени отключения. Апериодическая составляющая, затухание периодической составляющей и изменение тока во времени не рассчитываются.

Готовое значение I²t

Режим подходит для данных из кривой токоограничения автомата, таблицы предохранителя или каталога изготовителя. Доступны единицы А²·с, кА²·с и МА²·с. Ошибка в единицах может изменить результат в миллион раз, поэтому калькулятор дополнительно показывает преобразованное значение.

Почему коэффициент k не подставляется автоматически

Коэффициент k зависит от материала, марки сплава, начальной температуры, допустимой конечной температуры, покрытия и выбранной методики. Универсального значения для любой медной или алюминиевой шины нет.

Для расчёта необходимо указать:

• материал и его обозначение;
• температуру шины до короткого замыкания;
• допустимую конечную температуру;
• подтверждённый коэффициент k;
• документ, таблицу или данные изготовителя, откуда он взят.

Без источника k и температур результат остаётся предварительным.

Начальная и конечная температура

Начальная температура не всегда равна температуре воздуха. До возникновения КЗ шина может быть нагрета рабочим током. Конечная температура должна соответствовать материалу, покрытию, соединениям и требованиям к конкретной конструкции.

Отверстия, пазы и локальные сужения

Термически критичным может оказаться не номинальное сечение полосы, а минимальное токонесущее сечение возле отверстий, вырезов и переходов. При наличии локального уменьшения площади включите соответствующий режим и введите минимальное эффективное сечение. Калькулятор использует меньшее значение.

Как учитывать несколько параллельных полос

Суммирование площадей допустимо только при подтверждённом равномерном токораспределении. Для нескольких полос калькулятор требует подтвердить, что:

• материал и сечение полос одинаковы;
• длины одинаковы;
• подключение симметрично;
• контактные соединения выполнены одинаково;
• токораспределение подтверждено изготовителем или расчётом.

Если хотя бы одно условие не подтверждено, итоговый результат считается непригодным для подтверждения суммарного сечения.

Фазная, нейтральная и PE/PEN-шина

Вводить нужно действующий ток, который протекает именно через проверяемую шину в наиболее тяжёлом тепловом режиме:

• для фазной шины рассматривают соответствующий ток межфазного или трёхфазного КЗ;
• для N-шины учитывают ток через нейтраль при выбранном повреждении и характере нагрузки;
• для PE/PEN-шины используют ток замыкания на корпус или землю через проверяемый проводник.

Нельзя вводить номинальный ток автомата, ток нагрузки или пиковый ток ip вместо действующего теплового тока.

Проверка НКУ по Icw и Ipk

Icw характеризует кратковременно допустимый действующий ток сборки за указанное паспортное время. Ipk относится к допустимому пиковому току. Для полноценной паспортной проверки нужны оба параметра.

Если время расчёта совпадает с паспортным временем Icw, выполняется прямое сравнение. Пересчёт на другое время разрешается только тогда, когда это допускает изготовитель. При неподтверждённом отличии времени калькулятор не выдаёт подтверждающий результат.

Тепловая проверка по Icw не заменяет проверку ip ≤ Ipk.

Проверка по условному току Icc

Icc сравнивается с перспективным действующим током Icp в месте установки:

Icp ≤ Icc

Условная стойкость действительна только вместе с точным защитным аппаратом SCPD и при совпадении всех условий таблицы изготовителя:

• производитель, серия и исполнение сборки;
• артикул защитного аппарата;
• его номинал или настройка;
• напряжение;
• схема подключения и конфигурация.

Icc сравнивается с перспективным током до ограничения аппаратом. Пропускаемое I²t и ограниченный пик могут использоваться как отдельные дополнительные проверки, если изготовитель приводит такие данные.

Как трактовать процент использования

• До 80%: условие выполняется с заметным расчётным запасом.
• От 80 до 100%: условие выполняется, но запас небольшой.
• Более 100%: введённое сечение не перекрывает расчётный импульс.

Порог 80% является только индикатором запаса, а не отдельным нормативным критерием.

Ограничения расчёта

• Не проверяются болтовые, сварные и контактные соединения.
• Не оценивается локальный нагрев в местах присоединения аппаратов.
• Не рассчитываются электродинамические силы и прочность опор.
• Не проверяются изоляционные расстояния и конструкция корпуса.
• Не подтверждается соответствие всей сборки требованиям серии IEC 61439.
• Для длительных процессов простая адиабатическая модель может быть неприменима.

Сборку электрощита и окончательную проверку должен выполнять специалист.

Последовательность инженерной проверки

1. Определить ток короткого замыкания в точке установки.
2. Проверить отключающую способность автомата.
3. Получить ограниченный пик и пропускаемое I²t защитного аппарата, если применяется токоограничение.
4. Оценить термическую стойкость шин.
5. Проверить электродинамическую стойкость шин и опор.
6. Проверить селективность и координацию защит.

Частые вопросы

Можно ли оставить поле k пустым?

Нет. Без подтверждённого коэффициента расчёт минимального сечения невозможен. Значение следует брать из применимой методики или документа изготовителя.

Почему больше нет готового k = 143 для меди?

Это значение не является универсальным для любой открытой медной шины. Оно зависит от температурных пределов и принятой модели.

Чем Ith отличается от Ik?

Ith представляет ток, эквивалентный по тепловому воздействию за рассматриваемый интервал. В упрощённом режиме Ik считается постоянным на всём времени отключения.

Чем Icp отличается от I²t?

Icp является перспективным действующим током КЗ без учёта ограничения аппаратом. I²t показывает энергию, фактически пропускаемую защитным аппаратом.

Можно ли пересчитать Icw 1 с на 0,2 с?

Только если такой пересчёт допускается изготовителем или применяемой методикой. Само по себе равенство I²t не подтверждает всю сборку.

Нужен ли Ipk, если Icw подходит?

Да. Icw относится к тепловому воздействию, а Ipk к пиковому электродинамическому воздействию.

Можно ли проверить сборку только по Icc?

Можно, если Icc официально указан для точной конфигурации и конкретного SCPD, а перспективный ток Icp не превышает это значение.

Как учитывать отверстия в шине?

Введите минимальное эффективное токонесущее сечение в наиболее узком месте. Номинальная ширина полосы в этом случае недостаточна.

Можно ли просто умножить сечение одной полосы на их количество?

Только при подтверждённом равномерном токораспределении и симметричном подключении. Иначе такой расчёт может завысить стойкость.

Достаточно ли положительного результата калькулятора?

Нет. Требуется проверить соединения, аппараты, опоры, электродинамическую стойкость и паспортную конфигурацию НКУ.