Icw ve Ipk: Bara ve Şalt Cihazları için RMS ve Tepe Kısa Devre Değerleri

Bu makale esas olarak alçak gerilim IEC 61439 düzenek bağlamında Icw ve Ipk’yi tartışmaktadır.

Mühendisler bir bara veya şalt cihazı veri sayfasını okuduğunda, iki değer genellikle kafa karışıklığına neden olur: Icw ve Ipk.

Bunları düşünmenin basit bir yolu:

• Icw, kısa süreli termal dayanım ile ilgilidir
• Ipk, anlık mekanik dayanım ile ilgilidir

Bu önemlidir, çünkü kısa devre şalt cihazını sadece tek bir şekilde zorlamaz. İletkenlerde ve kontaklarda ısı oluşturur, ancak aynı zamanda baralarda ve dahili desteklerde güçlü mekanik kuvvetler de oluşturur.

Bu nedenle IEC düzenek standartları bu değerleri ciddiye alır. IEC tabanlı alçak gerilim şalt cihazlarında, kısa devre dayanımını değerlendirirken hem RMS arıza yükü hem de tepe arıza yükü önemlidir.

Icw ve Ipk’yi kısaca karşılaştıran bir tablo:

Parametre	Tam adı	Ana odak	Size ne anlatır
Icw	Anma kısa süreli dayanım akımı	Termal dayanım	Düzeneğin belirli bir süre boyunca dayanabileceği arıza akımı miktarı
Ipk	Anma tepe dayanma akımı	Mekanik dayanım	Düzeneğin dayanabileceği en yüksek anlık arıza akımı tepe değeri

• Bu blog RMS kavramını içermektedir, RMS ve tepe değerlerinin temel kavramlarını anlamak için lütfen ilgili makalemize bakınız: RMS ve Tepe: Gerilim ve Akımdaki Fark.
• Elektrik mühendisliğinde neden RMS kullanıldığını anlamak ve kısa devre koşullarında RMS ve tepe değerleri hakkında daha derinlemesine bir açıklama almak için lütfen bakınız: Kısa Devre Akımında RMS ve Tepe: Neden İkisi de Önemli?
• Şalt cihazlarındaki elektriksel parametrelere daha geniş bir genel bakış için lütfen bakınız: Şalt Cihazı Parametreleri Tanımı.

Icw nedir?

Icw, anma kısa süreli dayanım akımı anlamına gelir.

Belirtilen koşullar altında, 1 saniye veya 3 saniye gibi belirli bir süre boyunca bir düzeneğin dayanabileceği kısa devre akımıdır.

Dolayısıyla bir veri sayfası şöyle diyorsa:

Icw = 50 kA / 1 s

bu, düzeneğin veya bara sisteminin belirtilen test ve doğrulama koşulları altında 1 saniye boyunca 50 kA’ya dayanabileceği anlamına gelir. Bu, ekipmanın bu akımı kesintiye uğrattığı anlamına gelmez. Bu, düzeneğin kabul edilemez bir hasar olmaksızın bu kısa süre boyunca sağlam kalabileceği anlamına gelir.

IEC ile ilgili düzenek verilerinde, Icw RMS terimleriyle ifade edilir.

Ipk nedir?

Ipk, anma tepe dayanım akımı anlamına gelir.

Belirtilen koşullar altında bir düzeneğin dayanabileceği maksimum anlık kısa devre akımı tepe değeridir.

Dolayısıyla, Icw, “Düzenek arızaya kısa bir süre dayanabilir mi?” sorusunu yanıtlarken, Ipk, “Düzenek arıza akımının en yüksek anlık tepe değerine dayanabilir mi?” sorusunu yanıtlar.

Bu fark önemlidir, çünkü akım tepe değeri genellikle baraların, desteklerin, bağlantıların ve dahili iletkenlerin en güçlü mekanik strese maruz kaldığı andır.

Bara ve şalt cihazı tasarımında, destek mukavemeti, aralık, takviye, bağlantılar ve iletken geometrisi bu yüzden çok önemlidir. Düzenek arıza akımına kısa bir süre dayanabilse bile, tepe akımının neden olduğu mekanik şoka da dayanmalıdır.

IEC ile ilgili düzenek verilerinde, Ipk tepe terimleriyle ifade edilir.

Icw, Ipk ve bara sistemi

Hem Icw hem de Ipk, bara sisteminden güçlü bir şekilde etkilenir, ancak nihai beyan edilen değer, sadece bakır bara için değil, tamamen doğrulanmış düzeneğe aittir.

Parametre	Daha çok etkileyen	Ana risk
Icw	Bara malzemesi, kesit, direnç, bağlantılar, arıza süresi	Isınma
Ipk	Bara aralığı, destek izolatörleri, takviye, kelepçeler, bağlantılar, çerçeve rijitliği, sabitleme	Mekanik kuvvet

Bara boyutu ve malzemesi genellikle çok güçlü bir etkiye sahiptir, çünkü Icw kısa süreli termal dayanıma bağlıdır.

Dolayısıyla Icw için bara genellikle şunları etkiler:

• iletken ısınması
• sıcaklık artışı
• kısa süreli akım taşıma yeteneği

Ancak bağlantılar, kontak direnci, arıza süresi, kabin havalandırması ve tam akım yolu da önemlidir.

Bara düzeni hala çok önemlidir, ancak mekanik yapı daha da kritik hale gelir.

Ipk büyük ölçüde şunlara bağlıdır:

• bara aralığı
• destek mukavemeti
• takviye
• montaj rijitliği
• bağlantı mukavemeti

Icw ve Ipk baralar için ne anlama geliyor?

Baralar için eşleştirme özellikle önemlidir.

Bara sistemi sadece bir iletken değildir. Düzeneğin içinde mekanik bir yapıdır. Baraları, bağlantıları, izolatörleri, destekleri, aralıkları ve montaj donanımına sahiptir. Arıza koşullarında, bara her ikisine de dayanmalıdır:

• termal stres, belirli bir süre boyunca RMS akımıyla ilgilidir
• elektrodinamik stres, tepe akımı ve iletkenler arasındaki manyetik kuvvetlerle ilgilidir

Bu nedenle bara değerleri asla sadece “akım taşıma kapasitesi” olarak okunmamalıdır. Normal yük akımında termal olarak yeterli olan bir bara, kısa devre tepe yükü düzeneğin doğrulanmış dayanım gücünün ötesindeyse mekanik olarak yine de arızalanabilir.

Icw ve Ipk arasındaki ilişki

Icw ve Ipk, her ikisi de kısa devre dayanımını tanımladığı için yakından ilişkilidir. Her ikisi de, RMS değeri ve tepe değeri olmak üzere iki önemli özelliğe sahip aynı arıza akımı dalga biçimine bağlıdır.

Tepe ve RMS’nin detayları için, lütfen başka bir blog yazımıza bakınız: RMS ve Tepe: Gerilim ve Akımdaki Fark.

Icw ve Ipk arasındaki ilişki, RMS ve tepe arasındaki ilişkiye benzer, ancak sadece ideal durumda.

İdeal olarak:

Icw, kısa devre dayanımının RMS tarafıdır.
Anma kısa süreli dayanım akımıdır, genellikle 1 saniye gibi bir süre ile verilir. Pratik terimlerle, düzeneğin termal açıdan kısa bir süre boyunca ne kadar arıza akımına dayanabileceğini gösterir.

Ipk, kısa devre dayanımının tepe tarafıdır.
Anma tepe dayanım akımıdır, yani düzeneğin bir arıza sırasında dayanabileceği en yüksek anlık akım tepe değeridir. Pratik terimlerle, mekanik stres ve elektrodinamik kuvvetle daha yakından ilişkilidir.

Pratikte:

Kısa devre akımı genellikle mükemmel simetrik bir sinüs dalgası olarak başlamaz.
İlk tepe değeri genellikle daha yüksektir, çünkü arıza akımı başlangıçta bir DC ofseti içerebilir. Bu nedenle gerçek kısa devre dayanım değerleri, basit ideal ilişki kullanılarak tek başına anlaşılamaz ve Ipk genellikle 1.414 × Icw’den daha yüksek olur.
Kısa devre akımı davranışının RMS ve tepe açısından daha fazla detayı için, lütfen ilgili makalemize bakınız: Kısa Devre Akımında RMS ve Tepe: Neden İkisi de Önemli?

Basit bir veri sayfası örneği

Bir şalt cihazı düzeneğinin şu şekilde beyan edildiğini varsayalım:

Icw = 50 kA / 1 s
Ipk = 105 kA

Doğru yorum şudur:

• düzenek 1 saniye boyunca 50 kA RMS’ye dayanabilir
• düzenek ayrıca belirtilen koşullar altında 105 kA’lık anlık bir tepe değerine de dayanabilir

Bu, 105 kA’nın uzun süreli bir akım olduğu anlamına gelmez. Ayrıca, insanların kesici kesme kapasitesini rahatça tartıştığı gibi, düzeneğin “105 kA olarak derecelendirildiği” anlamına da gelmez. Bu iki değer, arıza yükünün farklı boyutlarını tanımlar.

Sonuç

Icw, RMS kısa süreli dayanım akımıdır. Termal soruyu yanıtlar: düzenek belirli bir süre boyunca ne kadar kısa devre akımına dayanabilir?

Ipk, tepe dayanım akımıdır. Mekanik soruyu yanıtlar: düzeneğin dayanabileceği maksimum anlık kısa devre tepe değeri nedir?

Baralar ve IEC şalt cihazı düzenekleri için her ikisi de önemlidir. Biri kısa süreli termal dayanımı tanımlamaya yardımcı olur. Diğeri, arıza tepe noktasında üretilen şiddetli elektrodinamik kuvvetlere karşı direnci tanımlamaya yardımcı olur. Birlikte okunduğunda, tek bir arıza akımı sayısından çok daha doğru bir düzenek gücü resmi verirler.

SSS

Evet. Schneider bunu, şalt cihazının belirli bir kısa süre boyunca kapalı konumda taşıyabileceği akımın RMS değeri olarak tanımlar ve ABB’nin IEC 61439 materyali bunu, düzenek üreticisi tarafından beyan edilen kısa süreli akımın RMS değeri olarak açıklar.

Evet. IEC Electropedia bunu, bir devrenin veya anahtarlama cihazının kapalı konumda dayanabileceği tepe akım değeri olarak tanımlar ve ABB, düzenekler için aynı tepe dayanım anlamını kullanır.

Hayır. Bu ilişki sadece temiz bir sinüzoidal dalga biçimine aittir. Gerçek kısa devre akımı asimetri ve sönümlü bir DC ofseti içerebilir, bu nedenle ilk tepe değeri simetrik sinüs dalgası oranının önerdiğinden daha şiddetli olabilir.

Tam olarak değil.
Icw ve Ipk en yaygın olarak bara sistemleri ve şalt cihazı düzenekleri için kullanılır, çünkü her ikisi de kısa devre dayanımını tanımlar. Ancak bunlar kesinlikle sadece barayla sınırlı değildir. Pratikte, tam akım yolu ve düzenek yapısının değerleri olarak daha iyi anlaşılırlar.