Ghid pentru siguranțe cu capacitate mare de rupere: evaluări, tipuri și protecție a releului

O legătură sigură de 100 A NH cu o capacitate de rupere de 120 kA și o legătură de 100 A cu o capacitate de întrerupere de 20 kA arată aproape identic pe raft, transportă același curent în funcționare normală și se potrivește adesea pe același suport. Se comportă complet diferit prima dată când apare un scurtcircuit, iar unul dintre ei poate distruge panoul pentru care a fost cumpărat să îl protejeze.

Evaluarea care decide acest lucru nu este amperajul imprimat cel mai mare pe butoi. Este capacitatea de întrerupere, corelată cu curentul de scurtcircuit potențial în acel punct exact al instalației, susținut de energia de trecere și categoria corectă de utilizare. Secțiunile de mai jos explică ce înseamnă fiecare câmp de clasificare, modul în care siguranța întrerupe o defecțiune și locul în care siguranțele și releele se întâlnesc în interiorul unui panou de control.

Pentru ce este nominalizată o siguranță cu capacitate mare de rupere

HRC înseamnă capacitate mare de rupere și descrie o siguranță construită pentru a întrerupe curenții de defect mult mai mari decât curentul pe care îl transportă în fiecare zi. O siguranță cu lamă NH de 100 A poate fi testată la 120 kA la 415 V AC. Un MCB de uz casnic este de obicei evaluat la 6 kA sau 10 kA. Dacă impedanța transformatorului, lungimea cablului și datele de alimentare pun curentul potențial de scurtcircuit la 25 kA la panou, un MCB este exclus și o siguranță HRC este răspunsul normal.

Patru domenii contează. Curentul nominal este o valoare nominală termică care descrie funcționarea continuă într-un mediu definit. Capacitatea de rupere este valoarea nominală a defecțiunii, adică cel mai mare curent pe care siguranța îl poate întrerupe în siguranță fără a-și rupe corpul sau suportul. Tensiunea nominală, în special în circuitele DC, nu poate fi presupusă dintr-o fișă de date AC. Categoria de utilizare indică tipul de sarcină pe care trebuie să o protejeze siguranța.

Terminologia provoacă o adevărată confuzie aici. Documentația din Regatul Unit și Commonwealth spune adesea siguranța HBC, ceea ce înseamnă capacitate mare de rupere, iar siguranțele BS 88 sunt adesea etichetate în acest fel. Documentele IEC preferă o capacitate mare de rupere. Cele două nume descriu același comportament, așa că întrebarea utilă pentru un furnizor nu este ce spune eticheta, ci cu ce standard și cu ce date de testare este declarată siguranța.

În interiorul siguranței: construcție și limitarea curentului

O siguranță HRC este un dispozitiv simplu cu foarte puține piese. Un corp ceramic din steatit sau porțelan deține un element din argint sau cupru, de obicei cu mai multe secțiuni reduse pe lungimea sa. Spațiul rămas este împachetat strâns cu nisip de cuarț gradat, iar capetele sunt închise prin capace, etichete sau contacte ale lamei care se angajează în suport.

Când apare o defecțiune, elementul se topește în secțiunea cea mai îngustă și se formează un arc în interiorul nisipului. Căldura topește nisipul într-o masă sticloasă cunoscută sub numele de fulgurit, care absoarbe energie și crește tensiunea arcului. Acea creștere a tensiunii arcului forțează curentul de defect spre zero în primul sfert de ciclu, de obicei 4 ms până la 6 ms la 50 Hz și rareori mai mult de 10 ms.

Această acțiune rapidă conferă siguranțelor HRC caracterul lor de limitare a curentului. Curentul de trecere de vârf observat de cablurile din aval, barele colectoare, contactoarele și contactele releului este o fracțiune din ceea ce ar putea furniza rețeaua dacă defecțiunea ar fi lăsată să se dezvolte liber. Contactele care s-ar suda sub o defecțiune nerestricționată supraviețuiesc adesea atunci când siguranța din amonte limitează energia.

O interpretare greșită frecventă: o siguranță care se menține în timpul pornirii motorului nu este defectă. Un motor consumă de șase până la opt ori curentul nominal pentru câteva secunde, iar curba timp-curent a unei siguranțe gG sau aM este trasată în mod deliberat pentru a ignora acea pornire.

Câmpuri de evaluare care decid dacă siguranța funcționează

Prima verificare este curentul potențial de scurtcircuit la poziția siguranței. Acesta provine din impedanța transformatorului de alimentare, lungimea cablului și secțiunea transversală, plus orice contribuție de la motoare sau invertoare. Capacitatea de rupere trebuie să depășească această valoare cu marjă, nu doar să o egaleze.

A doua verificare este energia de trecere, exprimată ca valori I2t. Există o valoare de topire și o valoare de curățare totală, iar valoarea de curățare trebuie să rămână sub rezistența cablului, barei colectoare sau semiconductorului din aval. Pentru selectivitatea între două siguranțe gG în serie, un raport de aproximativ 1,6 la 1 între curenții nominali din amonte și din aval este un punct de plecare comun.

A treia verificare este adesea sărită în întregime: căldura. Siguranțele disipă puterea, iar în interiorul unei carcase etanșe, mediul ambiental poate sta cu mult peste 35 de grade C, acolo unde curentul nominal al unei siguranțe NH trebuie redus.

Prefixul contează. O siguranță din categoria g are gamă completă și se ocupă de suprasarcină, precum și de scurtcircuit. O siguranță de categorie este parțială și trebuie să fie susținută de un alt dispozitiv, de obicei un releu termic de suprasarcină într-un demaror de motor. Montarea unei siguranțe aM ca singura protecție pentru un cablu elimină complet protecția la suprasarcină.

Tipuri și formate de montare

• Siguranțe cu lamă NH: construite conform DIN 43620, dimensiuni NH00 până la NH4, până la aproximativ 1250 A și 690 V AC, standard în tablourile de distribuție industriale și panourile principale.
• Siguranțe cilindrice: dimensiuni 10x38, 14x51 și 22x58, aproximativ 1 A până la 100 A, comune în circuitele de control, surse de instrumente și carcase mici.
• Siguranțe D și D0: tipuri de înșurubare cu inele de măsurare care împiedică fizic montarea unei siguranțe de capacitate mai mare în același suport, utilă în cazul în care mărirea neautorizată este un risc.
• Siguranțe BS 88: utilizate pe scară largă în instalațiile industriale din Marea Britanie și echipamentele vechi, disponibile în forme cu șuruburi și cu clips.
• Siguranțe semiconductoare: aR și clase similare cu I2t foarte scăzut pentru variații, redresoare și soft startere.
• Siguranțe PV și DC: nominale la 1000 V sau 1500 V DC pentru șiruri și rafturi de baterii, cu construcție internă potrivită pentru arcurile de curent continuu.

Compatibilitatea suportului face parte din clasificarea siguranței, nu o decizie separată privind accesoriile. O legătură de siguranță de 120 kA instalată într-un suport de 50 kA oferă întregii instalații un rating de defecțiune de 50 kA și asta va înregistra inspectorul. Aceeași logică este valabilă pentru deconectator și pentru terminațiile cablurilor.

Coordonarea siguranțelor HRC cu relee în panourile de control

O siguranță protejează circuitul, nu releul. Limitează energia care ajunge la contacte în timpul unei defecțiuni, dar nu face nimic cu curentul normal de sarcină. Dacă un încălzitor de 16 A este comutat de un releu cu contacte de 5 A, acele contacte se vor defecta indiferent dacă siguranța din amonte este de 100 kA sau nu. Valorile de contact trebuie citite pentru tipul de sarcină real, folosind AC-1 pentru sarcini rezistive, AC-3 pentru comutarea motorului și, adesea, o cifră mult mai mică pentru DC.

Acolo unde curenții de sarcină sunt mai mari, un releu de putere cu contacte de 30 A sau 40 A și o categorie de comutare definită este răspunsul obișnuit, protejat în amonte de o siguranță HRC dimensionată mai degrabă pentru cablu decât pentru releul în sine. Curba siguranței și gradul de contact trebuie analizate împreună, deoarece siguranța este cea care menține energia arcului la contact într-un interval de supraviețuire.

CYT90 Releu de putere SPDT de mare curent Pentru comutarea la sarcină mai mare, acest releu compact din seria CYT90/T90 oferă contacte de 20A/30A și configurație SPDT, cu mai multe opțiuni de montare. Vizualizare produs →

În instalațiile pe șină DIN, modulele de relee combină o priză montată pe șină cu un releu conectabil, astfel încât circuitul bobinei și circuitul de contact pot fi protejate și înlocuite separat. Modulul ocupă o lățime standard a șinei, iar un releu defect este schimbat fără a recabla panoul sau a perturba instalarea siguranțelor.

Modul releu modular MCYF3 14F 16A Modul modular de releu pe șină 14F cu până la 16A pe canal și configurații cu 32 de canale, potrivit pentru comutarea industrială centralizată și configurațiile de panouri scalabile. Vizualizare produs →

Releele de blocare acoperă un risc diferit. Când o siguranță elimină o defecțiune, tensiunea de control se prăbușește de obicei. Un releu standard cade și starea mașinii devine nedefinită, în timp ce un releu de blocare magnetică își păstrează ultima poziție și poate fi resetat doar intenționat. Acest comportament contează în sistemele în care o schimbare neașteptată a poziției după o călătorie ar putea muta un mecanism sau poate pierde o indicație.

Releu de blocare magnetic CYF3-S 14F Un releu de blocare magnetic 14F care își menține ultimul contact după ce alimentarea bobinei este îndepărtată, ajutând la păstrarea stării mașinii după defecțiuni. Vizualizare produs →

Pentru comutarea cu curent scăzut și tensiune înaltă, în locul releelor de putere sunt utilizate relee Reed, adesea pe circuite de curent continuu care poartă și o siguranță nominală de curent continuu. Situațiile de comutare în care acea împerechere are sens sunt descrise în această prezentare generală a aplicații cu relee cu lame .

O secvență practică de selecție

1. Confirmați dacă circuitul este AC sau DC și înregistrați tensiunea sistemului, inclusiv nivelurile tranzitorii.
2. Obțineți curentul potențial de scurtcircuit la poziția siguranței din datele de la utilitate, transformator sau invertor.
3. Potriviți tensiunea nominală a siguranței la circuit, alegând o serie de curent continuu pentru sistemele de curent continuu.
4. Dimensiune curentul nominal de la sarcină, apoi aplică derating pentru temperatura ambiantă și gruparea carcasei.
5. Verificați dacă capacitatea de rupere depășește curentul de scurtcircuit potențial cu marjă.
6. Verificați I2t față de rezistența în aval și verificați selectivitatea față de dispozitivul de protecție din amonte.
7. Confirmați că suportul, deconectatorul și terminațiile cablului au aceeași valoare nominală de defecțiune ca și legătura siguranței.

Greșeli frecvente în domeniu

• Aplicarea datelor de tensiune AC la un circuit DC, unde arcul se comportă foarte diferit.
• Supradimensionarea siguranței pentru a opri suflarea neplăcută în loc de a găsi cauza, cum ar fi o curbă greșită sau un motor defect.
• Ignorarea I2t atunci când dispozitivul din aval este un semiconductor sau un contact de releu cu rating scăzut.
• Înlocuirea unei siguranțe fără a inspecta suportul pentru urmărire, decolorare sau ceramică crăpată.
• Tratarea HRC ca un tip de produs universal atunci când siguranțele NH, cilindrice, BS 88 și semiconductoare nu sunt interschimbabile.
• Scoaterea unei siguranțe sub sarcină fără un deconectator adecvat.
• Presupunând că o siguranță cu rază parțială oferă protecție la suprasarcină singură.

Standarde, fișe de date și verificare

O siguranță cu capacitate mare de rupere este la fel de bună ca standardul cu care este testat. IEC 60269 acoperă siguranțe de joasă tensiune și este împărțit după aplicații, inclusiv siguranțe industriale generale, siguranțe de tip D, siguranțe semiconductoare și siguranțe fotovoltaice. BS 88 acoperă gama britanică, iar UL 248 acoperă gama nord-americană. Când un furnizor citează o capacitate de întrerupere, întrebați la ce tensiune a fost verificată și sub ce standard, deoarece o cifră de 120 kA la 415 V AC nu are greutate într-un suport de baterii de 600 V DC.

Disiparea puterii, curbele de derating ambientale și graficele I2t de trecere ar trebui să provină din aceeași foaie de date ca și capacitatea de rupere. Amestecarea cifrelor din diferite surse este modul în care erorile de coordonare se strecoară într-un desen de panou.

Obținerea protecției corecte

O siguranță HRC își câștigă numele într-un moment specific, iar acel moment este decis de trei numere: capacitatea de întrerupere împotriva curentului de defect potențial, I2t împotriva rezistenței în aval și curentul nominal față de sarcina reală și mediul real. Releele se află în aval de această decizie, iar ratingurile lor de contact merită aceeași grijă ca și siguranța. Dacă potriviți un releu cu un circuit protejat și trebuie să confirmați valorile nominale ale contactelor, tensiunile bobinei sau montarea, întrebările care apar cel mai des în timpul cotării sunt colectate pe site-ul nostru. Pagina de întrebări frecvente .