Sikringsguide med høj brudkapacitet: klassifikationer, typer og relæbeskyttelse

Et 100 A NH sikringsled med en brydeevne på 120 kA og et 100 A led med en brydeevne på 20 kA ser næsten identisk ud på hylden, bærer samme strøm ved normal drift og passer ofte til samme holder. De opfører sig helt anderledes, første gang der opstår en kortslutning, og en af ​​dem kan ødelægge panelet, den er købt for at beskytte.

Den vurdering, der afgør dette, er ikke den strømstyrke, der er trykt størst på tønden. Det er brudkapaciteten, afstemt med den potentielle kortslutningsstrøm på det præcise punkt i installationen, understøttet af den gennemløbsenergi og den korrekte udnyttelseskategori. Afsnittene nedenfor forklarer, hvad hvert mærkefelt betyder, hvordan sikringen afbryder en fejl, og hvor sikringer og relæer mødes inde i et kontrolpanel.

Hvad en sikring med høj brudkapacitet er klassificeret til

HRC står for høj brudkapacitet, og det beskriver en sikring, der er bygget til at afbryde fejlstrømme, der er langt større end den strøm, den bærer hver dag. En NH-klingesikring på 100 A kan testes til 120 kA ved 415 V AC. En husstands MCB er typisk vurderet til 6 kA eller 10 kA. Hvis transformatorimpedans, kabellængde og forsyningsdata sætter den potentielle kortslutningsstrøm til 25 kA ved panelet, er en MCB udelukket, og en HRC-sikring er det normale svar.

Fire felter betyder noget. Den nominelle strøm er en termisk klassificering, der beskriver kontinuerlig drift i et defineret miljø. Brydeevnen er fejlvurderingen, hvilket betyder den største strøm, som sikringen sikkert kan afbryde uden at sprænge dens krop eller holder. Den nominelle spænding, især i DC-kredsløb, kan ikke antages fra et AC-datablad. Udnyttelseskategorien angiver, hvilken slags belastning sikringen er beregnet til at beskytte.

Terminologi skaber reel forvirring her. UK og Commonwealth dokumentation siger ofte HBC sikring, hvilket betyder høj brudkapacitet, og BS 88 sikringer er ofte mærket på denne måde. IEC-dokumenter foretrækker høj brudkapacitet. De to navne beskriver den samme adfærd, så det nyttige spørgsmål for en leverandør er ikke, hvad etiketten siger, men hvilken standard og hvilke testdata sikringen er erklæret imod.

Inde i sikringen: Konstruktion og strømbegrænsning

En HRC-sikring er en simpel enhed med meget få dele. En keramisk krop lavet af steatit eller porcelæn indeholder et sølv- eller kobberelement, normalt med flere reducerede sektioner langs dets længde. Den resterende plads er pakket tæt med sorteret kvartssand, og enderne lukkes af hætter, tags eller klingekontakter, der går i indgreb med holderen.

Når der opstår en fejl, smelter elementet i det smalleste afsnit, og der dannes en bue inde i sandet. Varmen smelter sandet sammen til en glasagtig masse kendt som fulgurit, som absorberer energi og driver lysbuespændingen stejlt op. Den stigende lysbuespænding tvinger fejlstrømmen mod nul inden for den første kvarte cyklus, typisk 4 ms til 6 ms ved 50 Hz og sjældent mere end 10 ms.

Denne hurtige handling giver HRC-sikringer deres strømbegrænsende karakter. Den maksimale gennemløbsstrøm, der ses af nedstrøms kabler, samleskinner, kontaktorer og relækontakter, er en brøkdel af, hvad netværket kunne levere, hvis fejlen fik lov til at udvikle sig frit. Kontakter, der ville svejse under en ubegrænset fejl, overlever ofte, når opstrømssikringen begrænser energien.

Én hyppig fejllæsning: en sikring, der holder under en motorstart, er ikke defekt. En motor trækker seks til otte gange sin nominelle strøm i nogle få sekunder, og tids-strømkurven for en gG- eller aM-sikring tegnes bevidst for at ignorere den indstrømning.

Bedømmelsesfelter, der afgør, om sikringen virker

Den første kontrol er den potentielle kortslutningsstrøm ved sikringspositionen. Det kommer fra forsyningstransformatorimpedans, kabellængde og -tværsnit, plus ethvert bidrag fra motorer eller invertere. Brydekapaciteten skal overstige denne værdi med margin, ikke blot matche den.

Den anden kontrol er gennemstrømningsenergi, udtrykt som I2t-værdier. Der er en smelteværdi og en total rydningsværdi, og rydningsværdien skal holde sig under modstanden af ​​nedstrøms kabel, samleskinne eller halvleder. For selektivitet mellem to gG-sikringer i serie er et forhold på ca. 1,6 til 1 mellem opstrøms og nedstrøms mærkestrømme et almindeligt udgangspunkt.

Den tredje kontrol springes ofte helt over: varme. Sikringer spreder strøm, og inde i et forseglet kabinet kan omgivelserne sidde et godt stykke over 35 grader C, hvor mærkestrømmen af ​​en NH-sikring skal reduceres.

Præfikset betyder noget. En sikring i g-kategori er fuld sortiment og håndterer overbelastning samt kortslutning. En en kategori sikring er delvist rækkevidde og skal sikkerhedskopieres af en anden enhed, normalt et termisk overbelastningsrelæ i en motorstarter. Montering af en aM-sikring som eneste beskyttelse af et kabel fjerner overbelastningsbeskyttelsen fuldstændigt.

Typer og monteringsformater

• NH-klingesikringer: bygget efter DIN 43620, størrelserne NH00 til NH4, op til ca. 1250 A og 690 V AC, standard i industrielle fordelingstavler og hovedtavler.
• Cylindriske sikringer: 10x38, 14x51 og 22x58 størrelser, ca. 1 A til 100 A, almindelige i styrekredsløb, instrumentforsyninger og små kabinetter.
• D- og D0-sikringer: Indskruningstyper med måleringe, der fysisk forhindrer montering af en større nominel sikring i samme holder, nyttigt, hvor uautoriseret udvidelse er en risiko.
• BS 88 sikringer: Udbredt i britiske industrielle installationer og ældre udstyr, tilgængelig i boltede og clip-in former.
• Halvledersikringer: aR og lignende klasser med meget lav I2t til drev, ensrettere og softstartere.
• PV- og DC-sikringer: normeret til 1000 V eller 1500 V DC til strenge og batteristativer, med intern konstruktion, der er egnet til DC-buer.

Holderens kompatibilitet er en del af sikringsklassificeringen, ikke en separat valg af tilbehør. Et 120 kA sikringsled installeret i en holder mærket 50 kA giver hele installationen en fejlværdi på 50 kA, og det vil inspektøren registrere. Den samme logik gælder for afbryderen og for kabelafslutningerne.

Koordinering af HRC-sikringer med relæer i kontrolpaneler

En sikring beskytter kredsløbet, ikke relæet. Det begrænser den energi, der når kontakterne under en fejl, men det gør intet ved normal belastningsstrøm. Hvis en 16 A varmelegeme kobles af et relæ med 5 A kontakter, vil disse kontakter svigte, uanset om opstrømssikringen er normeret til 100 kA eller ej. Kontaktværdier skal aflæses for den aktuelle belastningstype, ved brug af AC-1 for resistive belastninger, AC-3 for motoromskiftning og ofte et meget lavere tal for DC.

Hvor belastningsstrømmene er højere, er et effektrelæ med 30 A eller 40 A kontakter og en defineret koblingskategori det sædvanlige svar, beskyttet opstrøms af en HRC-sikring dimensioneret til kablet i stedet for til selve relæet. Sikringskurven og kontaktværdien skal ses sammen, fordi sikringen er det, der holder lysbueenergien ved kontakten inden for et overlevelsesområde.

CYT90 High-Current SPDT Power Relay Til kobling med højere belastning tilbyder dette kompakte relæ i CYT90/T90-serien 20A/30A-kontakter og SPDT-konfiguration med flere monteringsmuligheder. Se produkt →

I DIN-skinneinstallationer kombinerer relæmoduler en skinnemonteret stikdåse med et stikrelæ, så spolekredsløb og kontaktkredsløb kan beskyttes og udskiftes separat. Modulet optager en standard skinnebredde, og et fejlbehæftet relæ udskiftes uden omledning af panelet eller at forstyrre sikringsinstallationen.

MCYF3 14F 16A modulært skinnerelæmodul Modulært 14F skinnerelæmodul med op til 16A pr. kanal og 32-kanals konfigurationer, velegnet til centraliseret industriel omskiftning og skalerbar panelbygning. Se produkt →

Låserelæer dækker en anden risiko. Når en sikring fjerner en fejl, kollapser styrespændingen normalt. Et standardrelæ falder ud, og maskinens tilstand bliver udefineret, mens et magnetisk låserelæ holder sin sidste position og kun kan nulstilles bevidst. Denne adfærd har betydning i systemer, hvor en uventet positionsændring efter en tur kan flytte en mekanisme eller miste en indikation.

CYF3-S 14F magnetisk låserelæ Et 14F magnetisk låserelæ, der holder sin sidste kontaktposition, efter at spolestrømmen er fjernet, og hjælper med at bevare maskinens tilstand efter fejl. Se produkt →

Til lavstrøms-, højspændingskobling anvendes reed-relæer i stedet for effektrelæer, ofte på DC-kredsløb, der også bærer en DC-klassificeret sikring. De skiftesituationer, hvor den parring giver mening, er beskrevet i denne oversigt over reed relæ applikationer .

En praktisk udvælgelsessekvens

1. Bekræft, om kredsløbet er AC eller DC, og optag systemspændingen inklusive transientniveauer.
2. Få den potentielle kortslutningsstrøm ved sikringspositionen fra forsynings-, transformer- eller inverterdata.
3. Tilpas den nominelle spænding af sikringen til kredsløbet, vælg en DC-klassificeret serie til DC-systemer.
4. Dimensionér mærkestrømmen fra belastningen, og anvend derefter derating for omgivelsestemperatur og kabinetgruppering.
5. Kontroller, at brydekapaciteten overstiger den potentielle kortslutningsstrøm med margen.
6. Kontroller I2t mod nedstrømsmodstand, og kontroller selektivitet mod opstrøms beskyttelsesanordning.
7. Bekræft, at holderen, afbryderen og kabelafslutningerne har samme fejlklassificering som sikringsforbindelsen.

Almindelige fejl i marken

• Anvendelse af AC-spændingsdata til et DC-kredsløb, hvor lysbuen opfører sig meget forskelligt.
• Overdimensionering af sikringen for at stoppe gener i stedet for at finde årsagen, såsom en forkert kurve eller en defekt motor.
• Ignorerer I2t, når downstream-enheden er en halvleder- eller en lavt klassificeret relækontakt.
• Udskiftning af et sikringsled uden at inspicere holderen for sporing, misfarvning eller revnet keramik.
• Behandling af HRC som én universel produkttype, når NH, cylindriske, BS 88 og halvledersikringer ikke er udskiftelige.
• Fjernelse af en sikring under belastning uden en ordentlig afbryder.
• Hvis man antager, at en sikring med delområde giver overbelastningsbeskyttelse i sig selv.

Standarder, datablade og verifikation

En sikring med høj brudkapacitet er kun så god som den standard, den er testet mod. IEC 60269 dækker lavspændingssikringer og er opdelt efter anvendelse, herunder generelle industrisikringer, D-typesikringer, halvledersikringer og PV-sikringer. BS 88 dækker det britiske sortiment og UL 248 dækker det nordamerikanske sortiment. Når en leverandør angiver en brudkapacitet, så spørg ved hvilken spænding den blev verificeret og under hvilken standard, fordi et 120 kA tal ved 415 V AC ikke bærer nogen vægt i et 600 V DC batterirack.

Effekttab, omgivende derating-kurver og I2t-gennemløbsgrafer bør komme fra det samme datablad som brudkapaciteten. At blande tal fra forskellige kilder er, hvordan koordinationsfejl kryber ind i en paneltegning.

At få den rigtige beskyttelse

En HRC-sikring fortjener sit navn i et bestemt øjeblik, og det øjeblik bestemmes af tre tal: brydekapacitet mod potentiel fejlstrøm, I2t mod downstream-modstand og nominel strøm mod reel belastning og reel omgivelse. Relæer sidder nedstrøms for den beslutning, og deres kontaktværdier fortjener samme pleje som sikringen. Hvis du matcher et relæ til et beskyttet kredsløb og har brug for at bekræfte kontaktværdier, spolespændinger eller montering, er de spørgsmål, der dukker op oftest under tilbud, samlet på vores FAQ-side .