Un curent de defect este un flux de curent ridicat, neintenționat, necontrolat, printr-un sistem electric. Curenții de defect sunt provocați de scurtcircuitele de impedanță foarte mică. Acestea pot fi scurtcircuite la masă sau între faze. Fluxul mare de curent rezultat poate duce la supraîncălzirea echipamentelor și a conductorilor, la excese de forțe și, uneori, chiar la arcuri electrice grave, sufluri și explozii. Cauzele defectelor includ lucruri cum ar fi trăsnetele, animalele, murdăria și resturile, sculele căzute, coroziunea și eroarea umană.

Calculele curentului de defect se bazează pe Legea lui Ohm, în care curentul (I) este egal cu tensiunea (V) împărțită la rezistența (R). Formula este I = V/R. Atunci când există un scurtcircuit, rezistența devine foarte mică, ceea ce înseamnă că curentul devine foarte mare.

Dacă rezistența ar fi zero, atunci curentul de defect calculat ar ajunge la infinit. Cu toate acestea, chiar și firul de cupru are o anumită rezistență; nu este un conductor perfect. Determinarea curentului de defect implică cunoașterea rezistenței totale de la sursa de alimentare până la locația defectului.

Sunt necesare calculele curentului de defect

Cunoașterea curentului de defect disponibil este importantă atunci când se selectează dispozitivele de protecție, însă este, de asemenea, cerută de cod. Codul național de electricitate (NEC) 110.24(A) prevede:

„Echipamentele de serviciu din alte unități decât cele de locuit trebuie să fie marcate în câmp, în mod lizibil, cu curentul de defect maxim disponibil. Marcajul (marcajele) de pe teren trebuie să includă data la care a fost efectuat calculul curentului de defect și să aibă o durabilitate suficientă pentru a rezista mediului implicat.”

Aceasta înseamnă că trebuie să existe etichete instalate pe teren pe echipamentele electrice, cum ar fi echipamentele de intrare în service, care să indice curentul de defect de scurtcircuit disponibil. Acest lucru permite ca valoarea nominală a curentului de scurtcircuit (SCCR) a echipamentului să fie comparată cu ușurință cu curentul de defect maxim disponibil.

De fiecare dată când există o schimbare în echipament, calculul curentului de defect trebuie refăcut. Acest lucru este specificat în NEC 110.24(B):

„Atunci când apar modificări ale instalației electrice care afectează curentul de defect maxim disponibil la serviciu, curentul de defect maxim disponibil trebuie verificat sau recalculat, după caz, pentru a se asigura că valorile nominale ale echipamentului de serviciu sunt suficiente pentru curentul de defect maxim disponibil la bornele de linie ale echipamentului. Marcajul (marcajele de câmp obligatorii de la 110.24(A) trebuie ajustate pentru a reflecta noul nivel al curentului de defect maxim disponibil.”

Tipuri de defecte

Într-un sistem electric există mai multe tipuri de defecte posibile:

• Un scurtcircuit care are ca rezultat faptul că curentul ocolește sarcina normală.
• Un „defect de împământare” în care curentul trece în pământ.
• În sistemele trifazate poate exista un scurtcircuit între una sau mai multe faze. Acest tip de defect creează de obicei cei mai mari curenți de defect.

Cel de-al patrulea tip de defect, un defect de circuit deschis, nu generează un curent de scurtcircuit. Un defect deschis rezultă din întreruperea neintenționată a curentului.

Sistemele de protecție trebuie să prevină deteriorarea echipamentelor și să protejeze oamenii în toate situațiile de mai sus. Aceasta înseamnă că trebuie efectuate calcule ale curentului de defect, astfel încât să se poată selecta dispozitivele de protecție adecvate.

Defecte cu șuruburi vs. defecte cu arc electric

Un defect electric poate fi fie un defect cu șuruburi, fie un defect cu arc electric.

Într-un defect cu șuruburi există o conexiune solidă. Aceasta permite curentului de defect să treacă printr-un conductor. Acest tip de defect se poate întâmpla atunci când un instalator conectează o sursă de alimentare la masă în loc să o conecteze la punctul în care ar trebui să fie conectată. Când curentul este pornit, se va produce imediat un defect cu șuruburi care declanșează dispozitivul de protecție. Deoarece fluxul de curent a fost conținut, daunele sunt de obicei limitate. Cu toate acestea, un defect cu șuruburi creează cei mai mari curenți de defect.

Un defect de arc electric rezultă atunci când nu există o conexiune solidă, dar conductorii se apropie suficient de mult astfel încât curentul să sară peste decalaj, creând un arc electric. Arcul inițial ionizează aerul creând o plasmă care permite fluxului de curent să crească rapid și să fie susținut, rezultând un arc electric sau o explozie de arc electric. Atunci când un arc electric este posibil, atunci trebuie efectuate calcule ale curentului de defect pentru a determina limitele de protecție sigure și EPI-urile necesare, precum și pentru a furniza informațiile necesare pentru etichetele de arc electric care trebuie instalate în plus față de etichetele de curent de defect NEC 110.24 necesare.

Funcții trifazate

IEC 60909 „Curenți de scurtcircuit în sisteme trifazate” oferă metoda de calcul acceptată pentru curenții de defect trifazat.

Un defect într-un sistem trifazat poate fi fie simetric (echilibrat), fie nesimetric (dezechilibrat). Într-un defect simetric, toate cele trei faze sunt afectate în mod egal. Totuși, acest lucru se întâmplă rar. Cele mai multe defecte trifazate sunt nesimetrice, iar acest lucru face ca efectuarea calculului curentului de defect să fie mai dificilă.

Surse de conținut

Înainte de a se putea efectua un calcul al curentului de defect, trebuie identificate toate sursele posibile de curent. Aceasta poate include unele surse de curent care este posibil să nu fi fost luate în considerare. Există patru surse posibile de curent de defect de scurtcircuit:

• Generatoare electrice pe loc: Acestea sunt apropiate și curentul de defect este limitat doar de impedanța generatorului însuși și a circuitului electric.
• Motoare sincrone: Un motor sincron este un motor de curent alternativ în care viteza motorului este proporțională cu frecvența energiei electrice. Atunci când energia electrică lipsește, așa cum se va întâmpla în cazul unui scurtcircuit, inerția sarcinii mecanice de pe motor va continua să rotească motorul. Motorul va acționa atunci ca un generator care furnizează curent, iar acest lucru va contribui la curentul total care circulă spre defect.
• Motoare de inducție: acest tip de motor va deveni, de asemenea, un generator în cazul în care există un defect de scurtcircuit în altă parte în sistem. Cu toate acestea, curentul de defect generat de un motor de inducție va dura doar câteva cicluri. Curentul va fi aproximativ egal cu curentul de pornire cu rotorul blocat al motorului.
• Sistemul de utilități electrice: cea mai mare parte a curentului de defect provine de obicei de la utilitățile electrice. Nivelul curentului de scurtcircuit va depinde de:
• tensiunea nominală și impedanța secundară a transformatorului
• impedanța generatoarelor
• impedanța circuitului de la transformator la scurtcircuit.

Pentru a simplifica calculul curentului de defect se presupune că toate generatoarele electrice din sistem sunt în fază și că funcționează la tensiunea nominală a sistemului.

Condiție trifazată cu șuruburi

Se efectuează un studiu de scurtcircuit pentru a putea calcula curentul de defect. Acest lucru implică în mod normal examinarea celui mai rău scenariu, care este condiția de defect trifazat cu șuruburi. Pe baza acestei situații pot fi aproximate alte condiții de defect.

Contribuția curentului de defect de la motoarele din sistem este importantă. În multe cazuri, motoarele pot contribui de patru până la șase ori mai mult decât curentul normal de sarcină maximă. Chiar dacă curentul este de foarte scurtă durată, este esențial ca acesta să fie inclus în calculul curentului de defect.

Când se face un studiu de arc electric, calculul curentului de defect ar trebui să fie în continuare pentru cel mai mare curent de scurtcircuit trifazat cu șuruburi.

Etichetarea curentului de defect

După ce curentul de defect a fost calculat, ar trebui aplicate pe echipament etichete realizate care să indice curentul de defect de scurtcircuit disponibil. Dacă este necesară o etichetă de arc electric, aceasta trebuie, de asemenea, imprimată și aplicată în locul corespunzător. Fiecare etichetă necesită informații personalizate care provin din calculul curentului de defect.

Faceți următorul pas!

Acum că aveți o înțelegere de bază a variabilelor din calculele de arc electric, descărcați Ghidul nostru gratuit Arc Flash Energy Guide pentru sfaturi detaliate despre cum să implementați un sistem de siguranță în instalația dumneavoastră. Descărcați copia dvs. gratuită astăzi!