Руководство по предохранителям с высокой разрывной способностью: номиналы, типы и релейная защита

Плавкая вставка NH на 100 А с отключающей способностью 120 кА и вставка на 100 А с отключающей способностью 20 кА выглядят на полке практически одинаково, пропускают одинаковый ток при нормальной эксплуатации и часто подходят к одному и тому же держателю. Они ведут себя совершенно по-другому при первом коротком замыкании, и один из них может разрушить панель, для защиты которой он был куплен.

Номинал, определяющий это, не является максимальной силой тока, указанной на стволе. Это отключающая способность, сопоставленная с предполагаемым током короткого замыкания в данной точке установки, поддерживаемая пропускаемой энергией и правильной категорией использования. В разделах ниже объясняется, что означает каждое поле номинальных значений, как предохранитель прерывает неисправность и где встречаются предохранители и реле внутри панели управления.

На что рассчитан предохранитель с высокой отключающей способностью

HRC означает высокую отключающую способность и описывает предохранитель, предназначенный для прерывания токов повреждения, намного превышающих ток, который он пропускает каждый день. Плавкий предохранитель NH номиналом 100 А может быть испытан до 120 кА при 415 В переменного тока. Бытовой автоматический выключатель обычно имеет номинал 6 или 10 кА. Если полное сопротивление трансформатора, длина кабеля и данные о питании определяют ожидаемый ток короткого замыкания на панели равным 25 кА, то о MCB не может быть и речи, а предохранитель HRC является нормальным ответом.

Четыре поля имеют значение. Номинальный ток — это тепловая мощность, описывающая непрерывную работу в определенных условиях окружающей среды. Отключающая способность — это рейтинг неисправности, означающий наибольший ток, который предохранитель может безопасно отключить, не повредив его корпус или держатель. Номинальное напряжение, особенно в цепях постоянного тока, нельзя брать из паспорта переменного тока. Категория использования указывает, какой тип нагрузки предназначен для защиты предохранителя.

Терминология здесь вызывает настоящую путаницу. В документации Великобритании и Содружества часто упоминается предохранитель HBC, что означает высокую отключающую способность, и предохранители BS 88 часто маркируются таким образом. В документах МЭК отдается предпочтение высокой отключающей способности. Эти два названия описывают одно и то же поведение, поэтому полезный вопрос для поставщика заключается не в том, что написано на этикетке, а в том, в соответствии с каким стандартом и какими данными испытаний заявлен предохранитель.

Внутри предохранителя: конструкция и ограничение тока

Предохранитель HRC — это простое устройство, состоящее из очень небольшого количества деталей. Керамический корпус из стеатита или фарфора содержит серебряный или медный элемент, обычно с несколькими уменьшенными участками по длине. Оставшееся пространство плотно засыпается сортированным кварцевым песком, а торцы закрываются колпачками, бирками или ножевыми контактами, которые зацепляют держатель.

При возникновении разлома элемент плавится на самом узком участке и внутри песка образуется дуга. Под воздействием тепла песок превращается в стеклообразную массу, известную как фульгурит, которая поглощает энергию и резко повышает напряжение дуги. Это возрастающее напряжение дуги приводит к тому, что ток повреждения приближается к нулю в течение первой четверти цикла, обычно от 4 до 6 мс при частоте 50 Гц и редко более 10 мс.

Такое быстрое действие придает предохранителям HRC ограничивающий ток характер. Пиковый пропускаемый ток, наблюдаемый последующими кабелями, шинами, контакторами и контактами реле, представляет собой лишь часть того, что могла бы обеспечить сеть, если бы короткому замыканию было позволено развиваться свободно. Контакты, которые привариваются при неограниченном повреждении, часто выживают, когда входной предохранитель ограничивает энергию.

Одна частая ошибка: предохранитель, который срабатывает во время запуска двигателя, не неисправен. Двигатель потребляет в шесть-восемь раз больше номинального тока в течение нескольких секунд, а времятоковая кривая предохранителей гГ или утра нарисована намеренно, чтобы игнорировать этот бросок тока.

Рейтинговые поля, определяющие, сработает ли предохранитель

Первая проверка — это предполагаемый ток короткого замыкания в положении предохранителя. Оно зависит от импеданса питающего трансформатора, длины и сечения кабеля, а также любого вклада двигателей или инверторов. Отключающая способность должна с запасом превышать это значение, а не просто соответствовать ему.

Вторая проверка — это пропускаемая энергия, выраженная как значения I2t. Существует значение плавления и общее значение очистки, при этом значение очистки должно оставаться ниже выдерживаемости нижестоящего кабеля, шины или полупроводника. Для обеспечения селективности между двумя последовательными предохранителями gG общепринятой отправной точкой является соотношение примерно 1,6 к 1 между номинальными токами на входе и выходе.

Третью проверку часто полностью пропускают: нагрев. Предохранители рассеивают мощность, а внутри герметичного корпуса температура окружающей среды может значительно превышать 35 градусов Цельсия, при этом номинальный ток предохранителя NH требует снижения номинальных значений.

Префикс имеет значение. Предохранитель категории g рассчитан на полный диапазон и выдерживает как перегрузку, так и короткое замыкание. Предохранитель категории А имеет неполный диапазон действия и должен быть дублирован другим устройством, обычно тепловым реле перегрузки в пускателе двигателя. Установка предохранителя АМ в качестве единственной защиты кабеля полностью устраняет защиту от перегрузки.

Типы и форматы монтажа

• Плавкие предохранители NH: соответствуют стандарту DIN 43620, размеры от NH00 до NH4, примерно до 1250 А и 690 В переменного тока, входят в стандартную комплектацию промышленных распределительных щитов и главных панелей.
• Цилиндрические предохранители: размеры 10x38, 14x51 и 22x58, от 1 до 100 А, распространены в цепях управления, источниках питания приборов и небольших корпусах.
• Предохранители D и D0: ввинчивающиеся типы с калибрующими кольцами, которые физически предотвращают установку предохранителя большего номинала в один и тот же держатель, что полезно, когда несанкционированное увеличение номинала представляет риск.
• Предохранители BS 88: широко используются в промышленных установках и устаревшем оборудовании Великобритании, доступны в болтовом и зажимном исполнении.
• Полупроводниковые предохранители: aR и аналогичные классы с очень низким I2t для приводов, выпрямителей и устройств плавного пуска.
• Предохранители фотоэлектрических и постоянного тока: рассчитаны на 1000 В или 1500 В постоянного тока для цепочек и батарейных стоек, внутренняя конструкция подходит для дуг постоянного тока.

Совместимость держателей является частью номинала предохранителя, а не отдельным аксессуаром. Плавкая вставка на 120 кА, установленная в держателе с номиналом 50 кА, дает всей установке класс неисправности 50 кА, и именно это регистрирует инспектор. Та же логика применима к разъединителю и кабельным наконечникам.

Согласование предохранителей HRC с реле на панелях управления

Предохранитель защищает цепь, а не реле. Он ограничивает энергию, которая достигает контактов во время неисправности, но не влияет на нормальный ток нагрузки. Если нагреватель на 16 А включается реле с контактами на 5 А, эти контакты выйдут из строя независимо от того, рассчитан ли входной предохранитель на 100 кА или нет. Номиналы контактов необходимо считать для фактического типа нагрузки, используя AC-1 для резистивных нагрузок, AC-3 для переключения двигателя и часто гораздо меньшее значение для постоянного тока.

Если токи нагрузки выше, обычным решением является силовое реле с контактами на 30 А или 40 А и определенной категорией переключения, защищенное на входе предохранителем HRC, рассчитанным на кабель, а не на само реле. Кривую плавкого предохранителя и номинал контакта следует рассматривать вместе, поскольку именно предохранитель удерживает энергию дуги на контакте в допустимом диапазоне.

Силовое силовое реле CYT90 на однополюсный контакт (SPDT) Для коммутации более высоких нагрузок это компактное реле серии CYT90/T90 предлагает контакты 20A/30A и конфигурацию SPDT с несколькими вариантами монтажа. Посмотреть продукт →

При установке на DIN-рейку релейные модули сочетают в себе розетку, монтируемую на рейке, со вставным реле, поэтому цепь катушки и цепь контактов можно защитить и заменить по отдельности. Модуль занимает стандартную ширину рейки, а неисправное реле заменяется без переподключения панели или нарушения установки предохранителя.

Модульный релейный модуль MCYF3 14F 16A Модульный релейный модуль 14F с током до 16 А на канал и 32-канальными конфигурациями, подходящий для централизованной промышленной коммутации и масштабируемых панелей. Посмотреть продукт →

Реле с блокировкой покрывают другой риск. Когда предохранитель устраняет неисправность, управляющее напряжение обычно падает. Стандартное реле выходит из строя, и состояние машины становится неопределенным, тогда как магнитное реле с фиксацией удерживает свое последнее положение и может быть сброшено только намеренно. Такое поведение имеет значение в системах, где неожиданное изменение положения после срабатывания может привести к перемещению механизма или потере индикации.

Реле с магнитной фиксацией CYF3-S 14F Реле с магнитной фиксацией 14F, которое удерживает свое последнее положение контакта после отключения питания катушки, помогая сохранить состояние машины после неисправностей. Посмотреть продукт →

Для слаботочной и высоковольтной коммутации вместо силовых реле используются герконовые реле, часто в цепях постоянного тока, которые также имеют предохранитель, рассчитанный на постоянный ток. Ситуации переключения, при которых такое соединение имеет смысл, описаны в этом обзоре Применение герконовых реле .

Практическая последовательность выбора

1. Подтвердите, является ли цепь переменным или постоянным током, и запишите напряжение системы, включая переходные уровни.
2. Получите ожидаемый ток короткого замыкания в положении предохранителя из данных сети, трансформатора или инвертора.
3. Сопоставьте номинальное напряжение предохранителя с цепью, выбрав серию, рассчитанную на постоянный ток, для систем постоянного тока.
4. Определите номинальный ток нагрузки, затем примените снижение номинальных характеристик в зависимости от температуры окружающей среды и группы корпусов.
5. Убедитесь, что отключающая способность с запасом превышает предполагаемый ток короткого замыкания.
6. Проверьте I2t на соответствие выдержке на выходе и проверьте селективность на защитном устройстве на входе.
7. Убедитесь, что держатель, разъединитель и наконечники кабеля имеют тот же класс неисправности, что и плавкая вставка.

Распространенные ошибки в этой области

• Применение данных переменного напряжения к цепи постоянного тока, где дуга ведет себя совсем по-другому.
• Увеличьте размер предохранителя, чтобы остановить перегорание, а не искать причину, например, неправильную кривую или неисправный двигатель.
• Игнорирование I2t, когда нижестоящее устройство представляет собой полупроводник или контакт реле с низким номиналом.
• Замена плавкой вставки без проверки держателя на наличие трещин, обесцвечивания или трещин на керамике.
• Рассматривать HRC как один универсальный тип продукта, когда NH, цилиндрические предохранители, BS 88 и полупроводниковые предохранители не являются взаимозаменяемыми.
• Удаление предохранителя под нагрузкой без надлежащего разъединителя.
• Предполагая, что предохранитель частичного диапазона действия сам по себе обеспечивает защиту от перегрузки.

Стандарты, паспорта данных и проверка

Предохранитель с высокой отключающей способностью настолько хорош, насколько хорош стандарт, по которому он тестируется. IEC 60269 охватывает низковольтные предохранители и разделен по приложениям, включая общепромышленные предохранители, предохранители типа D, полупроводниковые предохранители и фотоэлектрические предохранители. BS 88 охватывает британский диапазон, а UL 248 — североамериканский. Когда поставщик указывает отключающую способность, спросите, при каком напряжении она была проверена и в соответствии с каким стандартом, поскольку значение 120 кА при 415 В переменного тока не имеет никакого значения в аккумуляторной стойке с напряжением 600 В постоянного тока.

Рассеиваемая мощность, кривые снижения номинальных характеристик окружающей среды и графики пропускаемой мощности I2t должны быть взяты из того же паспорта, что и отключающая способность. Смешение фигур из разных источников — вот как в рисунок панели закрадываются ошибки координации.

Правильная защита

Предохранитель HRC получил свое название в один конкретный момент, и этот момент определяется тремя числами: отключающая способность в зависимости от предполагаемого тока повреждения, I2t в зависимости от выдерживаемости на выходе и номинальный ток в зависимости от реальной нагрузки и реальной окружающей среды. Реле располагаются после этого решения, и их номиналы контактов заслуживают такого же внимания, как и предохранители. Если вы подбираете реле для защищаемой цепи и вам необходимо подтвердить номиналы контактов, напряжение катушки или монтаж, вопросы, которые чаще всего возникают при составлении предложения, собраны на нашем сайте. Страница часто задаваемых вопросов .