المصاهر الصناعية وكيف تعمل

October 9, 2018

آخر أخبار الشركة المصاهر الصناعية وكيف تعمل

لماذا حماية التيار الزائد

في نهاية المطاف ، تواجه جميع الأنظمة الكهربائية الترسانات الزائدة. ما لم تتم إزالتها في الوقت المناسب ، حتى تسخينها المعتدل بسرعة تسخن مكونات النظام ، مما يؤدي إلى إتلاف العزل ، والموصلات ، والمعدات. قد تعمل التيارات الكبيرة على إذابة الموصلات وتبخير العزل. تيارات عالية جدا تنتج قوى مغنطيسية تنحني وتلف قضبان الموصل. هذه التيارات العالية يمكنها سحب الكابلات من محطاتها وعوازل الكراك والفواصل.

في كثير من الأحيان ، تصاحب الحرائق والانفجارات والأبخرة السامة والهلع التيارات غير المسيطر عليها. هذا لا يؤدي فقط إلى الإضرار بالنظم والمعدات الكهربائية ، بل قد يتسبب في إصابة أو موت الأفراد القريبين.

للحد من هذه المخاطر ، تتطلب القوانين الكهربائية الوطنية (NEC®) ، واللوائح OSHA ، وغيرها من معايير التصميم والتثبيت المعمول بها الحماية من التيار الزائد التي ستفصل المعدات الزائدة أو المزدحمة.

لقد طورت الصناعة والمنظمات الحكومية معايير أداء لأجهزة التيار الزائد وإجراءات الاختبار التي تظهر الامتثال للمعايير ومع اللجنة الوطنية للانتخابات. وتشمل هذه المنظمات: المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI) ، والجمعية الوطنية للمصنعين الكهربائيين (NEMA) ، والرابطة الوطنية للحماية من الحرائق (NFPA) ، وكلها تعمل بالاقتران مع مختبرات الفحص المعترف بها وطنياً (NRTL) مثل مختبرات Underwriters Laboratories ( UL).

يجب أن تفي الأنظمة الكهربائية بمتطلبات التعليمات البرمجية المعمول بها بما في ذلك متطلبات حماية التيار الزائد قبل السماح للمرافق الكهربائية بتوفير الطاقة الكهربائية للمنشأة.

ما هو نوعية حماية التيار الزائد؟

يحتوي نظام الحماية من زيادة التيار الزائد على الخصائص التالية:

  • يفي بجميع المتطلبات القانونية ، مثل NEC و OSHA والرموز المحلية وما إلى ذلك.
  • يوفر أقصى درجات السلامة للموظفين ، ويتجاوز متطلبات الحد الأدنى من التعليمات البرمجية عند الضرورة.
  • يقلل من أضرار التيار الزائد في الممتلكات والمعدات والأنظمة الكهربائية.
  • يوفر حماية منسقة. لا يفتح سوى جهاز الحماية على جانب الخط من التيار الزائد على الفور لحماية النظام وتقليل وقت التوقف عن العمل بشكل غير ضروري.
  • هي فعالة من حيث التكلفة مع توفير قدرة المقاطعة الاحتياطية للنمو في المستقبل.
  • يتكون من معدات ومكونات لا تخضع للتقادم ولا تتطلب سوى الحد الأدنى من الصيانة التي يمكن إجراؤها من قبل موظفي الصيانة الدورية باستخدام أدوات ومعدات متاحة بسهولة.

أنواع التيار الزائد والتأثيرات

التيار الزائد هو أي تيار يتجاوز معدل الأمبير للموصلات أو المعدات أو الأجهزة تحت شروط الاستخدام. يشمل مصطلح "التيار الزائد" كلا من الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة.

الزائدة

الحمل الزائد هو تيار مفرط محصن في مسارات التيار العادية التي لا يوجد فيها عطل في العزل.

عادةً ما يحدث الحمل الزائد المستمر عن طريق تركيب معدات زائدة مثل تركيبات الإضاءة الإضافية أو العديد من المحركات. كما تنتج الحمولة الزائدة المستمرة بسبب الحمولة الزائدة للمعدات الميكانيكية وتعطل المعدات مثل المحامل الفاشلة. إذا لم يتم فصلها ضمن حدود زمنية محددة ، فإن الحمل الزائد المستمر سيؤدي في نهاية المطاف إلى ارتفاع درجة حرارة مكونات الدوائر مما يسبب تلفًا حراريًا للعزل ومكونات النظام الأخرى.

يجب أن تقوم أجهزة الحماية الزائدة بفصل الدوائر والمعدات التي تعاني من الحمولة الزائدة المستمرة أو المستمرة قبل حدوث الانهاك الزائد. يمكن حتى العزل الحراري المعتدل أن يقلل بشكل خطير من عمر المكونات و / أو المعدات المعنية. على سبيل المثال ، قد تواجه المحركات التي تزيد حمولتها بنسبة 15٪ أقل من 50٪ من عمر العزل الطبيعي.

تحدث الزيادات المؤقتة المؤقتة بشكل متكرر. تشمل الأسباب الشائعة الحمل الزائد للمعدات المؤقتة مثل أداة الماكينة التي تتعمد قطعًا كبيرًا ، أو ببساطة بدء الحمل الاستقرائي مثل المحرك. نظرًا لأن الحمل الزائد المؤقت غير ضار ، يجب ألا تعمل أجهزة الحماية ضد التيار الزائد على فتح أو إلغاء الدائرة.

من المهم أن ندرك أن الصمامات المختارة يجب أن يكون لها تأخير زمني كافٍ للسماح للمحركات بالبدء والحمل الزائد المؤقت للتهدئة. ومع ذلك ، في حالة استمرار زيادة التيار ، يجب فتح الصمامات قبل تلف مكونات النظام. صممت صمامات تأخير الوقت Littelfuse POWR-PRO® و POWR-GARD® لتلبية هذه الأنواع من الاحتياجات الوقائية. بشكل عام ، تمتلك صمامات تأخير الوقت 500٪ من التيار المقنن لمدة لا تقل عن عشر ثوان ، ومع ذلك ستظل مفتوحة بسرعة على قيم أعلى من التيار.

على الرغم من أن المحركات ذات الكفاءة العالية والمرور من قبل شركة EEMA Designy E لها تيارات دوارة مغلقة أعلى بكثير ، فإن صمامات تأخير الوقت POWR-PRO® مثل FLSR_ID أو LLSRK_ID أو سلسلة IDSR لديها تأخر زمني كافٍ للسماح للمحركات بالبدء عند يتم اختيار الصمامات بشكل صحيح وفقًا لـ NEC®.

دوائر قصيرة

الدائرة القصيرة هي التيار الزائد الذي يتدفق خارج مساره الطبيعي. تنقسم أنواع الدوائر القصيرة عمومًا إلى ثلاث فئات: الأعطال المُثبتة ، والأخطاء المتعرجة ، والأخطاء الأرضية. يتم تعريف كل نوع من الدوائر القصيرة في قسم المصطلحات والتعريفات.

يحدث ماس كهربائى بسبب انهيار العزل أو اتصال خاطئ. أثناء التشغيل العادي للدائرة ، يحدد الحمل المتصل التيار. عندما يحدث دارة قصيرة ، يتجاوز التيار الحمولة العادية ويأخذ "مسارًا أقصر" ، ومن هنا يكون مصطلح "قصر الدائرة". نظرًا لعدم وجود مقاومة للحمل ، فإن العامل الوحيد الذي يحد من تدفق التيار هو معاوقة نظام التوزيع الكلي من مولدات الأداة إلى درجة الخطأ.

قد يكون لنظام كهربائي نموذجي مقاومة حمولة عادية تبلغ 10 أوم. ولكن في حالة المرحلة الواحدة ، قد يكون لدى النظام نفسه مقاومة تحميل تصل إلى 0.005 أوم أو أقل. من أجل المقارنة بين السيناريوهين ، من الأفضل تطبيق قانون أوم (I = E / R لأنظمة التيار المتردد). دارة ذات مرحلة واحدة 480 فولت مع المعاوقة الحمل 10 أوم ستجلب 48 أمبير (480/10 = 48). إذا كانت نفس الدائرة لديها معاوقة نظام 0.005 أوم عند تقليل الحمل ، فإن تيار العطل المتوفر سيزيد بشكل كبير إلى 96000 أمبير (480 / 0.005 = 96،000).

كما ذكرنا ، فإن الدوائر القصيرة هي التيارات التي تتدفق خارج مسارها الطبيعي. بغض النظر عن حجم التيار الزائد ، يجب إزالة التيار الزائد بسرعة. إذا لم يتم إزالتها على الفور ، فإن التيارات الكبيرة المرتبطة بالدوائر القصيرة قد يكون لها ثلاثة تأثيرات عميقة على نظام كهربائي: التدفئة ، الإجهاد المغناطيسي ، والانحناء.

يحدث التسخين في كل جزء من النظام الكهربائي عندما يمر التيار عبر النظام. عندما تكون الثقوب الزائدة كبيرة بما يكفي ، يكون التسخين فوريًا عمليًا. تقاس الطاقة في تلك التيارات الزائدة في الثواني المربعة أمبير (I2t). التيار الزائد من 10،000 أمبير الذي يدوم لمدة 0.01 ثانية لديه I2t من 1،000،000 A2s. إذا كان من الممكن تخفيض التيار من 10،000 أمبير إلى 1000 أمبير في نفس الفترة الزمنية ، فسيتم تقليل I2t المقابل إلى 10،000 A2s ، أو واحد بالمائة فقط من القيمة الأصلية.

إذا زاد التيار في الموصل 10 مرات ، يزيد I2t 100 مرة. تيار من 7،500 أمبير فقط يمكن أن يذوب سلك نحاس # 8 AWG في 0.1 ثانية. في غضون ثمانية ميلي ثانية (0.008 ثانية أو نصف دورة) ، يمكن لتيار قدره 6500 أمبير رفع درجة حرارة الأسلاك النحاسية المعزولة بالحرارة المعدنية # 12 AWG THHN من درجة حرارة التشغيل 75 درجة مئوية إلى أقصى درجة حرارة دائرة قصرها 150 درجة مئوية . أي تيارات أكبر من هذا قد تبخر فورا العزل العضوي. قد الأقواس في نقطة الخطأ أو من التحول الميكانيكي مثل مفاتيح التحويل التلقائي أو قواطع الدائرة تشعل الأبخرة تسبب الانفجارات العنيفة والفلاش الكهربائي.

الاجهاد المغناطيسي (أو القوة) هي وظيفة من ذروة التيار التربيعي. يمكن لتيارات الصدوع التي يبلغ قوامها 100000 أمبير أن تمارس قوات تزيد على 7000 رطل لكل قدم في شريط الحافلة. قد تسبب ضغوط هذا الحجم ضررًا للعزل ، وسحب الموصلات من المحطات الطرفية ، ومحطات أجهزة الضغط بما فيه الكفاية بحيث يحدث تلف كبير.

إن الانحناء عند نقطة الذوبان يذوب ويتبخر كل الموصلات والمكونات الداخلة في العطل. غالباً ما تحترق الأقواس من خلال المجاري المائية وحاويات المعدات ، مما يؤدي إلى غلق المنطقة بالمعدن المنصهر الذي يبدأ بسرعة في الحرائق و / أو يصيب أي أفراد في المنطقة. يتم إنشاء دوائر قصيرة إضافية في كثير من الأحيان عندما يتم ترسيب المواد المتبخرة على العوازل والسطوح الأخرى. تساعد عواطف الأقواس المستمرة على تبخر العزل العضوي ، وقد تنفجر الأبخرة أو تنفجر.

سواء كانت التأثيرات عبارة عن التسخين ، الإجهاد المغناطيسي ، و / أو الانحناء ، يمكن أن يكون الضرر المحتمل للأنظمة الكهربائية كبيرًا نتيجة للدوائر القصيرة التي تحدث.

II. اعتبارات الاختيار

اعتبارات اختيار لالمصاهر (600 فولت وأدناه)

نظرًا لأن حماية التيار الزائد أمر بالغ الأهمية في تشغيل النظام الكهربائي والسلامة الذي يعتمد عليه ، يجب التفكير بعناية في اختيار جهاز التيار الزائد وتطبيقه. عند اختيار الصمامات ، يجب تقييم المعلمات أو الاعتبارات التالية:

  • التصويت الحالي
  • القوة الكهربائية
  • تصنيف المقاطعة
  • نوع من الحماية وخصائص الصمامات
  • القيود الحالية
  • قياس فيزيائي
  • دلالة

توصيات الصهر الصناعية العامة

بناء على اعتبارات الاختيار المذكورة أعلاه ، يوصى بما يلي:

الصمامات مع تصنيفات الأمبير من 1/10 إلى 600 أمبير

  • عندما تكون تيارات الأعطال المتوفرة أقل من 100000 أمبير ، وعندما لا تتطلب المعدات خصائص أكثر محدودية التيار لصمامات UL Class RK1 ، توفر صمامات FLNR و FLSR_ID Series Class RK5 الحالية الحد الأقصى لوقت تأخير وخصائص الدراجات بتكلفة أقل من RK1 الصمامات. إذا تجاوزت تيارات الأعطال المتوفرة 100000 أمبير ، فقد تحتاج المعدات إلى إمكانات إضافية للحدود الحالية لصمامات LLNRK و LLSRK و LLSRK_ID من الفئة RK1.
  • وتمتلك سلسلة JLLN و JLLS من فئة T الصيغ السريعة ميزات موفرة للمساحة تجعلها مناسبة بشكل خاص لحماية قواطع الدوائر ذات القوالب ، وبنوك العدادات ، وما شابه ذلك من التطبيقات ذات المساحة المحدودة.
  • يتم استخدام الصمامات JTD_ID لتأخير الوقت JTD و JTD من الفئة J في تطبيقات مركز التحكم في المحركات OEM وكذلك تطبيقات MJ للمحركات والمحولات الأخرى التي تتطلب حماية من النوع IEC من النوع 2.
  • يتم استخدام الصمامات فئة Class CC و Class CD في دوائر التحكم ولوحة التحكم حيث تكون المساحة أعلى. تستخدم أفضل صمامات Littelfuse POWR-PRO CCMR لحماية المحركات الصغيرة ، في حين توفر صمامات Littelfuse KLDR الحماية المثلى لمحولات طاقة التحكم والأجهزة المماثلة.

للأسئلة حول تطبيقات المنتجات ، اتصل بمجموعة الدعم الفني لدينا على 800-TEC-FUSE.

الصمامات مع تصنيفات الأمبير من 601 حتى 6000 أمبير

لتوفير حماية فائقة لمعظم الدوائر العامة والدوائر الحركية ، يوصى باستخدام صمامات فئة L L من الفئة POWR-PRO® KLPC. تعتبر صمامات الفئة L هي سلسلة الفتيل الوحيدة التي توفر تأخر الوقت والمتوفرة في هذه التقييمات ذات الأمبير العالي.

يمكن العثور على معلومات حول جميع سلاسل الصمامات Littelfuse المشار إليها أعلاه على فئات الصمامات والتصميمات في UL / CSA الموجودة في دليل التطبيقات الفنية في نهاية كتالوج منتجات POWR-GARD.

قائمة التحقق من حماية الدائرة الصناعية

لتحديد جهاز حماية التيار الزائد المناسب لنظام كهربائي ، يجب على مصممي الدوائر والدوائر طرح الأسئلة التالية على أنفسهم قبل تصميم النظام:

  • ما هو المعدل الطبيعي أو المتوسط ​​المتوقع؟
  • ما هو الحد الأقصى المتواصل الحالي (ثلاث ساعات أو أكثر) المتوقع؟
  • ما هي تيارات الاندفاع المفاجئ أو المؤقتة التي يمكن توقعها؟
  • هل الأجهزة الواقية من التيار الزائد قادرة على التمييز بين التدفقات المتوقعة وذروة التدفق ، وتفتح تحت أحمال زائدة وخطأ مستمر؟
  • أي نوع من التطرف البيئي ممكن؟ يجب النظر في الغبار والرطوبة ودرجات الحرارة القصوى والعوامل الأخرى.
  • ما هو الحد الأقصى المتاح من عطل التيار الذي قد يضطر جهاز الحماية إلى إيقافه؟
  • هل جهاز الحماية من التيار الزائد المصنف لجهد النظام؟
  • هل يوفر جهاز حماية التيار الزائد الحماية الأكثر أمانًا والأكثر موثوقية للمعدات الخاصة؟
  • تحت ظروف الدائرة القصيرة ، هل تقلل أداة الحماية من التيار الزائد من احتمال نشوب حريق أو انفجار؟
  • هل يفي جهاز الحماية من التيار الزائد بجميع معايير السلامة المعمول بها ومتطلبات التركيب؟

سوف تساعد الإجابات على هذه الأسئلة والمعايير الأخرى على تحديد نوع جهاز حماية التيار الزائد لاستخدامه لتحقيق الأمان والموثوقية والأداء الأمثل.