Przewodnik po bezpiecznikach o dużej wytrzymałości na zerwanie: wartości znamionowe, typy i ochrona przekaźników

Wkładka bezpiecznikowa NH 100 A o zdolności wyłączania 120 kA i wkładka 100 A o zdolności wyłączania 20 kA wyglądają na półce prawie identycznie, w normalnej eksploatacji przewodzą ten sam prąd i często pasują do tego samego uchwytu. Zupełnie inaczej zachowują się przy pierwszym zwarciu, a jeden z nich może zniszczyć panel, który miał chronić.

Wartość znamionowa, która o tym decyduje, nie jest największym natężeniem wydrukowanym na lufie. Jest to zdolność wyłączania dopasowana do spodziewanego prądu zwarciowego w tym dokładnie punkcie instalacji, potwierdzona energią przepuszczaną i właściwą kategorią użytkowania. W poniższych sekcjach wyjaśniono, co oznaczają poszczególne pola znamionowe, w jaki sposób bezpiecznik przerywa awarię oraz gdzie spotykają się bezpieczniki i przekaźniki w panelu sterowania.

Do czego przeznaczony jest bezpiecznik o dużej wytrzymałości na zerwanie

HRC oznacza wysoką zdolność wyłączania i opisuje bezpiecznik zbudowany w celu przerywania prądów zwarciowych znacznie większych niż prąd, który przepływa na co dzień. Bezpiecznik płaski NH o wartości znamionowej 100 A można testować do 120 kA przy napięciu 415 V AC. Domowy wyłącznik MCB ma zazwyczaj wartość znamionową 6 kA lub 10 kA. Jeśli impedancja transformatora, długość kabla i dane dotyczące zasilania wskazują, że spodziewany prąd zwarciowy na panelu wynosi 25 kA, wyłącznik nadprądowy nie wchodzi w grę, a normalnym rozwiązaniem jest bezpiecznik HRC.

Liczą się cztery pola. Prąd znamionowy to wartość cieplna opisująca ciągłą pracę w określonym otoczeniu. Zdolność wyłączania to wartość znamionowa uszkodzenia, co oznacza największy prąd, jaki bezpiecznik może bezpiecznie przerwać bez uszkodzenia korpusu lub oprawki. Napięcie znamionowe, zwłaszcza w obwodach prądu stałego, nie może być określone na podstawie arkusza danych prądu przemiennego. Kategoria użytkowania określa, jaki rodzaj obciążenia ma chronić bezpiecznik.

Terminologia powoduje tutaj prawdziwe zamieszanie. Dokumentacja Wielkiej Brytanii i Wspólnoty Narodów często mówi o bezpieczniku HBC, co oznacza wysoką zdolność wyłączania, a bezpieczniki BS 88 są często oznaczone w ten sposób. Dokumenty IEC preferują wysoką zdolność do zrywania. Obie nazwy opisują to samo zachowanie, więc dla dostawcy użytecznym pytaniem nie jest to, co jest napisane na etykiecie, ale jaka norma i dane testowe, zgodnie z którymi deklarowany jest bezpiecznik.

Wewnątrz bezpiecznika: budowa i ograniczenie prądu

Bezpiecznik HRC to proste urządzenie składające się z bardzo niewielu części. Ceramiczny korpus wykonany ze steatytu lub porcelany mieści element srebrny lub miedziany, zwykle z kilkoma zredukowanymi sekcjami na swojej długości. Pozostała przestrzeń jest szczelnie wypełniona sortowanym piaskiem kwarcowym, a końce są zamknięte zaślepkami, przywieszkami lub stykami ostrzy, które zaczepiają się o uchwyt.

W przypadku uszkodzenia element topi się w najwęższym miejscu i wewnątrz piasku tworzy się łuk. Ciepło stapia piasek w szklistą masę zwaną fulgurytem, ​​która pochłania energię i gwałtownie zwiększa napięcie łuku. To rosnące napięcie łuku zmusza prąd zwarciowy do zera w ciągu pierwszego kwartału cyklu, zwykle od 4 ms do 6 ms przy 50 Hz i rzadko dłużej niż 10 ms.

To szybkie działanie nadaje bezpiecznikom HRC charakter ograniczający prąd. Szczytowy prąd przepuszczany przez kable, szyny zbiorcze, styczniki i styki przekaźników stanowi ułamek tego, co sieć mogłaby dostarczyć, gdyby zwarcie mogło swobodnie się rozwijać. Styki, które zespawałyby się przy nieograniczonej zwarciu, często przetrwają, gdy bezpiecznik znajdujący się powyżej ogranicza energię.

Częsty błędny odczyt: bezpiecznik, który trzyma się podczas uruchamiania silnika, nie jest uszkodzony. Silnik pobiera przez kilka sekund prąd od sześciu do ośmiu razy większy od jego znamionowego, a krzywa czasowo-prądowa bezpiecznika gG lub rano jest rysowana celowo, aby zignorować ten rozruch.

Pola oceny decydujące o tym, czy bezpiecznik działa

Pierwszą kontrolą jest spodziewany prąd zwarciowy w miejscu bezpiecznika. Pochodzi z impedancji transformatora zasilającego, długości i przekroju kabla, a także z wkładu silników lub falowników. Zdolność wyłączania musi przekraczać tę wartość z marginesem, a nie tylko ją dopasowywać.

Drugim sprawdzeniem jest energia przepuszczona, wyrażona jako wartości I2t. Istnieje wartość topnienia i całkowita wartość usuwania, a wartość usuwania musi pozostać poniżej wytrzymałości kabla, szyny zbiorczej lub półprzewodnika za nim. W przypadku selektywności pomiędzy dwoma bezpiecznikami gG połączonymi szeregowo, powszechnym punktem wyjścia jest stosunek około 1,6 do 1 pomiędzy prądami znamionowymi przed i za bezpiecznikiem.

Trzecia kontrola jest często całkowicie pomijana: ciepło. Bezpieczniki rozpraszają energię, a wewnątrz szczelnej obudowy temperatura otoczenia może znacznie przekraczać 35 stopni C, gdzie prąd znamionowy bezpiecznika NH wymaga obniżenia wartości znamionowych.

Przedrostek ma znaczenie. Bezpiecznik kategorii G jest pełnozakresowy i wytrzymuje zarówno przeciążenia, jak i zwarcia. Bezpiecznik kategorii A jest bezpiecznikiem częściowym i musi być wspierany przez inne urządzenie, zwykle przekaźnik przeciążenia termicznego w rozruszniku silnika. Zamontowanie bezpiecznika aM jako jedynego zabezpieczenia kabla powoduje całkowite usunięcie zabezpieczenia przed przeciążeniem.

Rodzaje i formaty montażu

• Bezpieczniki płaskie NH: zbudowane zgodnie z normą DIN 43620, rozmiary od NH00 do NH4, do około 1250 A i 690 V AC, standard w przemysłowych tablicach rozdzielczych i panelach głównych.
• Bezpieczniki cylindryczne: rozmiary 10x38, 14x51 i 22x58, około 1 A do 100 A, powszechnie stosowane w obwodach sterujących, zasilaczach przyrządów i małych obudowach.
• Bezpieczniki D i D0: typy wkręcane z pierścieniami pomiarowymi, które fizycznie uniemożliwiają zamontowanie bezpiecznika o większej wartości znamionowej w tym samym uchwycie, przydatne tam, gdzie istnieje ryzyko nieuprawnionej zmiany rozmiaru.
• Bezpieczniki BS 88: szeroko stosowane w instalacjach przemysłowych i starszym sprzęcie w Wielkiej Brytanii, dostępne w wersji przykręcanej i zatrzaskowej.
• Bezpieczniki półprzewodnikowe: aR i podobnych klas o bardzo niskim I2t do napędów, prostowników i softstartów.
• Bezpieczniki fotowoltaiczne i DC: znamionowe na 1000 V lub 1500 V DC do ciągów i stojaków akumulatorowych, z konstrukcją wewnętrzną dostosowaną do łuków prądu stałego.

Zgodność oprawek jest częścią parametrów bezpiecznika, a nie oddzielną decyzją dotyczącą akcesoriów. Wkładka bezpiecznikowa 120 kA zainstalowana w uchwycie o wartości znamionowej 50 kA daje całej instalacji prąd znamionowy 50 kA i to właśnie odnotuje inspektor. Ta sama logika dotyczy odłącznika i zakończeń kablowych.

Koordynacja bezpieczników HRC z przekaźnikami w panelach sterowania

Bezpiecznik chroni obwód, a nie przekaźnik. Ogranicza energię docierającą do styków podczas zwarcia, ale nie ma żadnego wpływu na normalny prąd obciążenia. Jeśli grzejnik 16 A jest przełączany przez przekaźnik ze stykami 5 A, styki te przestaną działać niezależnie od tego, czy bezpiecznik poprzedzający ma wartość znamionową 100 kA, czy nie. Wartości znamionowe styków należy odczytać dla rzeczywistego typu obciążenia, stosując AC-1 dla obciążeń rezystancyjnych, AC-3 dla przełączania silnika i często znacznie niższą wartość dla prądu stałego.

Tam, gdzie prądy obciążenia są wyższe, zwykle rozwiązaniem jest przekaźnik mocy ze stykami 30 A lub 40 A i określoną kategorią przełączania, chroniony przed urządzeniem przez bezpiecznik HRC dobrany odpowiednio do kabla, a nie do samego przekaźnika. Krzywą bezpiecznika i parametry styku należy rozpatrywać łącznie, ponieważ to bezpiecznik utrzymuje energię łuku na styku w dopuszczalnym zakresie.

Wysokoprądowy przekaźnik mocy SPDT CYT90 Ten kompaktowy przekaźnik serii CYT90/T90 do przełączania przy większym obciążeniu oferuje styki 20A/30A i konfigurację SPDT z wieloma opcjami montażu. Zobacz produkt →

W instalacjach na szynie DIN moduły przekaźnikowe łączą gniazdo montowane na szynie z przekaźnikiem wtykowym, dzięki czemu obwód cewki i obwód stykowy można chronić i wymieniać oddzielnie. Moduł zajmuje standardową szerokość szyny, a uszkodzony przekaźnik jest wymieniany bez konieczności ponownego okablowania panelu lub zakłócania instalacji bezpiecznika.

Modułowy moduł przekaźnika szynowego MCYF3 14F 16A Modułowy moduł przekaźnika na szynę 14F o natężeniu do 16 A na kanał i konfiguracjach 32-kanałowych, dostosowany do scentralizowanego przełączania przemysłowego i skalowalnych konstrukcji panelowych. Zobacz produkt →

Przekaźniki zatrzaskowe obejmują inne ryzyko. Kiedy bezpiecznik kasuje usterkę, napięcie sterujące zwykle spada. Standardowy przekaźnik odpada i stan maszyny staje się nieokreślony, natomiast przekaźnik magnetyczny utrzymuje swoją ostatnią pozycję i można go zresetować jedynie celowo. To zachowanie ma znaczenie w systemach, w których nieoczekiwana zmiana położenia po wyłączeniu może spowodować przesunięcie mechanizmu lub utratę wskazania.

Przekaźnik magnetyczny CYF3-S 14F Przekaźnik magnetyczny 14F, który utrzymuje ostatnią pozycję styku po odłączeniu zasilania cewki, pomagając zachować stan maszyny po usterkach. Zobacz produkt →

Do przełączania niskoprądowego i wysokonapięciowego zamiast przekaźników mocy stosuje się przekaźniki kontaktronowe, często w obwodach prądu stałego, które są również wyposażone w bezpiecznik prądu stałego. Sytuacje przełączania, w których takie parowanie ma sens, opisano w tym przeglądzie zastosowania przekaźników kontaktronowych .

Praktyczna sekwencja selekcji

1. Sprawdź, czy obwód jest zasilany prądem przemiennym, czy stałym, i zapisz napięcie systemu, łącznie z poziomami przejściowymi.
2. Uzyskaj spodziewany prąd zwarciowy w miejscu bezpiecznika na podstawie danych sieci energetycznej, transformatora lub falownika.
3. Dopasuj napięcie znamionowe bezpiecznika do obwodu, wybierając serię znamionową prądu stałego dla systemów prądu stałego.
4. Dobierz prąd znamionowy obciążenia, a następnie zastosuj obniżenie wartości znamionowych ze względu na temperaturę otoczenia i grupę obudów.
5. Sprawdź, czy zdolność wyłączania przekracza spodziewany prąd zwarciowy z marginesem.
6. Sprawdź wytrzymałość I2t na dopływie i sprawdź selektywność w stosunku do urządzenia zabezpieczającego na dopływie.
7. Upewnij się, że uchwyt, odłącznik i końcówki kabli mają tę samą wartość znamionową co wkładka bezpiecznikowa.

Typowe błędy w terenie

• Stosowanie danych dotyczących napięcia prądu przemiennego w obwodzie prądu stałego, w którym łuk zachowuje się zupełnie inaczej.
• Przewymiarowanie bezpiecznika, aby zapobiec niepożądanemu przepalaniu, zamiast znaleźć przyczynę, taką jak niewłaściwa krzywa lub awaria silnika.
• Ignorowanie I2t, gdy urządzeniem dalszym jest półprzewodnik lub styk przekaźnika o niskiej wartości znamionowej.
• Wymiana wkładki bezpiecznikowej bez sprawdzania uchwytu pod kątem śladów, przebarwień lub pęknięć ceramiki.
• Traktowanie HRC jako jednego uniwersalnego typu produktu, gdy bezpieczniki NH, cylindryczne, BS 88 i półprzewodnikowe nie są wymienne.
• Wyjmowanie bezpiecznika pod obciążeniem bez odpowiedniego rozłącznika.
• Zakładając, że bezpiecznik częściowy sam zapewnia ochronę przed przeciążeniem.

Normy, arkusze danych i weryfikacja

Bezpiecznik o dużej wytrzymałości na zerwanie jest tak dobry, jak standard, według którego jest testowany. Norma IEC 60269 obejmuje bezpieczniki niskiego napięcia i jest podzielona według zastosowania, w tym ogólne bezpieczniki przemysłowe, bezpieczniki typu D, bezpieczniki półprzewodnikowe i bezpieczniki fotowoltaiczne. BS 88 obejmuje zakres brytyjski, a UL 248 obejmuje zakres północnoamerykański. Kiedy dostawca podaje zdolność wyłączania, zapytaj, przy jakim napięciu została ona zweryfikowana i w ramach jakiej normy, ponieważ wartość 120 kA przy 415 V AC nie ma żadnego znaczenia w szafie akumulatorowej 600 V DC.

Rozpraszanie mocy, krzywe obniżania wartości znamionowych otoczenia i wykresy przepuszczalności I2t powinny pochodzić z tego samego arkusza danych, co zdolność wyłączania. Mieszanie figur z różnych źródeł powoduje, że błędy koordynacji wkradają się na rysunek panelu.

Uzyskanie właściwej ochrony

Bezpiecznik HRC zyskuje swoją nazwę w jednym konkretnym momencie, a o tym momencie decydują trzy liczby: zdolność wyłączania w stosunku do potencjalnego prądu zwarciowego, I2t w stosunku do wytrzymywania za bezpiecznikiem oraz prąd znamionowy w odniesieniu do rzeczywistego obciążenia i rzeczywistego otoczenia. Przekaźniki znajdują się poniżej tej decyzji, a ich parametry styków zasługują na taką samą ostrożność, jak bezpiecznik. Jeśli dopasowujesz przekaźnik do chronionego obwodu i chcesz potwierdzić parametry styków, napięcia cewek lub montaż, pytania, które najczęściej pojawiają się podczas wyceny, są zebrane na naszej stronie Strona z najczęściej zadawanymi pytaniami .