Endüstriyel Sigortalar ve Nasıl Çalışırlar
October 9, 2018
Tüm elektrik sistemleri sonunda aşırı akımlar yaşar. Zamanında sökülmediği sürece, orta dereceli aşırı akımlar bile, sistem bileşenlerini, izolasyona, iletkenlere ve ekipmana zarar veren hızlı bir şekilde aşırı ısınır. Büyük aşırı akımlar iletkenleri eritebilir ve yalıtımı buharlaştırabilir. Çok yüksek akımlar baraları büken ve büken manyetik kuvvetler üretir. Bu yüksek akımlar kabloları terminallerinden çekebilir ve yalıtkanları ve ayırıcıları kırabilir.
Çok sık olarak, yangınlar, patlamalar, zehirli dumanlar ve panik kontrolsüz aşırı akımlara eşlik eder. Bu, yalnızca elektrik sistemlerine ve ekipmana zarar vermekle kalmaz, ayrıca yakındaki personelin yaralanmasına veya ölümüne neden olabilir.
Bu tehlikeleri azaltmak için, Ulusal Elektrik Kodu® (NEC®), OSHA düzenlemeleri ve diğer uygulanabilir tasarım ve kurulum standartları aşırı yüklenmiş veya hatalı ekipmanın bağlantısını kesecek aşırı akım koruması gerektirir.
Endüstri ve devlet kuruluşları, aşırı akım cihazları ve standartlara ve NEC'ye uygunluk gösteren test prosedürleri için performans standartları geliştirmiştir. Bu kuruluşlar şunları içerir: Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü (ANSI), Ulusal Elektrik Üreticileri Birliği (NEMA) ve hepsi Underwriters Laboratories gibi Ulusal Tanınmış Test Laboratuvarları (NRTL) ile birlikte çalışan Ulusal Yangından Korunma Derneği (NFPA). UL) dahildir.
Elektrik sistemleri, elektrik tesislerinin bir tesise elektrik gücü sağlamalarına izin verilmeden önce aşırı akım koruma için olanlar dahil olmak üzere geçerli kod gereksinimlerini karşılamalıdır.
Kalite Aşırı Akım Koruması Nedir?
Aşırı akım korumalı kaliteli bir sistem aşağıdaki özelliklere sahiptir:
- NEC, OSHA, yerel kodlar gibi tüm yasal gereklilikleri yerine getirir.
- Gerektiğinde minimum kod gereksinimlerini aşarak personel için maksimum güvenlik sağlar.
- Mülkiyet, ekipman ve elektrik sistemlerinde aşırı akım hasarını en aza indirir.
- Koordineli koruma sağlar. Sistemi korumak ve gereksiz aksama sürelerini en aza indirgemek için, yalnızca aşırı akımın hemen yanındaki koruyucu cihaz açılır.
- Gelecekteki büyüme için rezerv kesme kapasitesi sağlarken maliyet etkindir.
- Eskimeye maruz kalmayan ve sadece hazır araç ve gereçleri kullanarak düzenli bakım personeli tarafından gerçekleştirilebilecek minimum bakım gerektiren ekipman ve bileşenlerden oluşur.
Aşırı Akım Tipleri ve Etkileri
Bir aşırı akım, kullanım koşulları altında iletkenlerin, ekipmanın veya cihazların amper derecesini aşan herhangi bir akımdır. "Aşırı akım" terimi, hem aşırı yükleri hem de kısa devreleri içerir.
Aşırı yükler
Bir aşırı yük, yalıtım bozulmalarının olmadığı normal akım yollarıyla sınırlı bir aşırı akımdır.
Sürekli aşırı yüklenmeler, genellikle ek aydınlatma armatürleri veya çok fazla motor gibi aşırı ekipmanların kurulmasından kaynaklanır. Sürekli aşırı yüklenmeler ayrıca mekanik ekipmanların aşırı yüklenmesi ve arızalı rulmanlar gibi ekipmanların bozulmasından da kaynaklanmaktadır. Belirtilen zaman sınırları içerisinde çıkarılmaması durumunda, sürekli aşırı yüklenmeler sonunda ısınan devre bileşenlerinin aşırı ısınmasına ve diğer sistem bileşenlerinde termal hasara neden olur.
Aşırı akım koruma cihazları, aşırı ısınma meydana gelmeden önce sürekli veya sürekli aşırı yüklenme yaşayan devrelerin ve ekipmanın bağlantısını kesmelidir. Orta dereceli yalıtım aşırı ısınması bile ilgili bileşenlerin ve / veya ekipmanın ömrünü ciddi şekilde azaltabilir. Örneğin, sadece% 15 aşırı yüklenmiş motorlar normal yalıtım ömrünün% 50'sinden daha azını yaşayabilir.
Geçici aşırı yüklenmeler sık sık meydana geliyor. Yaygın nedenler arasında, çok derin bir kesime sahip olan bir takım tezgahı gibi geçici ekipman aşırı yüklemeleri veya sadece bir motor gibi endüktif bir yükün başlatılması sayılabilir. Geçici aşırı yüklenmeler tanım gereği zararsız olduğundan, aşırı akım koruyucu cihazlar devreyi açmamalı veya silmemelidir.
Seçilen sigortaların, motorların çalışmasına ve geçici aşırı yüklerin azalmasına izin vermek için yeterli zaman gecikmesine sahip olduğunun fark edilmesi önemlidir. Bununla birlikte, aşırı akım devam ederse, sistem bileşenleri zarar görmeden önce sigortalar açılmalıdır. Littelfuse POWR-PRO® ve POWR-GARD® zaman gecikmeli sigortalar bu tip koruyucu ihtiyaçları karşılayacak şekilde tasarlanmıştır. Genel olarak, zaman gecikmeli sigortalar anma akımının% 500'ünü en az on saniye süreyle tutar, ancak daha yüksek akım değerlerinde hızla açılacaktır.
Devlete zorunlu yüksek verimli motorlar ve NEMA Design E motorlarında çok daha yüksek kilitli rotor akımları bulunsa da, FLSR_ID, LLSRK_ID veya IDSR serisi gibi POWR-PRO® zaman gecikmeli sigortalar, motorların çalışmaya başlamasına izin vermek için yeterli zaman gecikmesine sahiptir. Sigortalar NEC® uyarınca uygun şekilde seçilmiştir.
Kısa Devreler
Kısa devre, normal yolunun dışından akan aşırı akımdır. Kısa devre tipleri genellikle üç kategoriye ayrılır: cıvatalı faylar, ark fayları ve toprak fayları. Her kısa devre tipi Terimler ve Tanımlar bölümünde tanımlanmıştır.
Kısa devre, bir yalıtımın bozulmasından veya hatalı bağlantıdan kaynaklanır. Bir devrenin normal çalışması sırasında, bağlı yük akımı belirler. Kısa devre meydana geldiğinde, akım normal yükü atlar ve "kısa devre" kelimesini "daha kısa yoldan" geçirir. Yük empedansı olmadığından, akım akışını sınırlayan tek faktör toplam dağıtım sisteminin emeğin jeneratörlerinden hata noktasına kadar empedansıdır.
Tipik bir elektrik sistemi, 10 ohm'luk normal bir yük empedansına sahip olabilir. Ancak, tek fazlı bir durumda, aynı sistem 0,005 ohm veya daha düşük bir yük empedansına sahip olabilir. İki senaryoyu karşılaştırmak için, Ohm Yasasını uygulamak en iyisidir (AC sistemleri için I = E / R). 10 ohm yük empedanslı bir 480 volt tek fazlı devre 48 amper çekecektir (480/10 = 48). Aynı devre, yük kısa devre yaparken 0.005 ohm'luk bir sistem empedansına sahipse, mevcut hata akımı önemli ölçüde 96.000 ampere yükselecektir (480 / 0.005 = 96.000).
Belirtildiği gibi, kısa devreler normal yollarının dışından akan akımlardır. Aşırı akımın büyüklüğünden bağımsız olarak, aşırı akım hızlı bir şekilde kaldırılmalıdır. Derhal kaldırılmazsa, kısa devrelerle ilişkili büyük akımların elektrik sistemi üzerinde üç derin etkisi olabilir: ısıtma, manyetik gerilme ve ark.
Bir elektrik sisteminin her tarafında ısıtma, sistemden akım geçtiğinde gerçekleşir. Aşırı akımlar yeterince büyük olduğunda, ısıtma pratik olarak anında gerçekleşir. Bu gibi aşırı akımlardaki enerji amper kare saniye (I2t) ile ölçülür. 0.01 saniye süren 10.000 amperlik aşırı akım, 1.000.000 A2'lik I2t değerine sahiptir. Eğer akım aynı süre boyunca 10.000 amperden 1.000 ampere düşürülebilirse, karşılık gelen I2t, 10.000 A2'ye veya orijinal değerin sadece yüzde birine düşürülür.
Bir iletkendeki akım 10 kat artarsa, I2t 100 kat artar. Yalnızca 7.500 amperlik bir akım, 0.1 saniyede bir # 8 AWG bakır tel eritebilir. Sekiz milisaniyede (0,008 saniye veya bir buçuk döngü), 6,500 amperlik bir akım # 12 AWG THHN termoplastik yalıtımlı bakır telin sıcaklığını 75 ° C'lik çalışma sıcaklığından 150 ° C'lik maksimum kısa devre sıcaklığına yükseltebilir . Bundan daha büyük herhangi bir akım organik yalıtımı hemen buharlaştırabilir. Arıza noktasında veya otomatik aktarma anahtarları veya devre kesiciler gibi mekanik anahtarlamalardan kaynaklanan yaylar, şiddetli patlamalara ve elektrik flaşına neden olan buharları ateşleyebilir.
Manyetik stres (veya kuvvet), kare akımın tepe akımının bir fonksiyonudur. 100.000 amperlik hata akımı, bara ayak başına 7.000 lb'den daha fazla kuvvet uygulayabilir. Bu büyüklükteki gerilmeler yalıtıma zarar verebilir, iletkenleri terminallerden çekebilir ve ekipman terminallerini önemli ölçüde hasar görecek şekilde strese sokabilir.
Arıza noktasındaki ark, arızaya karışan tüm iletkenleri ve bileşenleri eritir ve buharlaştırır. Yaylar genellikle yuvarlanmalardan ve ekipman mahfazalarından yanar, bölgeyi hızlı bir şekilde yangın başlatan ve / veya bölgedeki tüm personeli yaralayan erimiş metal ile gösterir. Ek kısa devreler genellikle buharlaştırılmış malzeme yalıtkanlar ve diğer yüzeylerde biriktirildiğinde oluşturulur. Sürekli ark fayları organik yalıtımı buharlaştırır ve buharlar patlayabilir veya yanabilir.
Etkiler ısınma, manyetik gerilme ve / veya arklanma olsun, elektrik sistemlerindeki olası hasar, meydana gelen kısa devrelerin sonucu olarak önemli olabilir.
II. Seçim konuları
Sigortalar için Seçim Koşulları (600 volt ve altı)
Aşırı akım koruması, güvenilir elektrik sistemi çalışması ve güvenliği için çok önemli olduğu için, aşırı akım cihaz seçimi ve uygulaması dikkatlice düşünülmelidir. Sigortaları seçerken, aşağıdaki parametrelerin veya hususların değerlendirilmesi gerekir:
- Güncel Beğeni
- Voltaj derecesi
- Kesinti Derecelendirmesi
- Koruma Türü ve Sigorta Özellikleri
- Mevcut Sınırlama
- Fiziksel boyut
- belirti
Genel Endüstriyel Fırınlama Önerileri
Yukarıdaki seçim hususlarına dayanarak, aşağıdakiler önerilir:
1/10 ile 600 amper arasında amper değerinde sigortalar
- Mevcut hata akımları 100.000 amperden az olduğunda ve ekipman UL Sınıfı RK1 sigortaların daha fazla akım sınırlayıcı özelliği gerektirmediğinde, FLNR ve FLSR_ID Serisi Sınıf RK5 akım sınırlayıcı sigortalar, daha düşük maliyetle üstün zaman gecikmesi ve döngü özellikleri sağlar RK1 sigortaları. Mevcut hata akımları 100.000 amperi aşarsa, ekipman LLNRK, LLSRK ve LLSRK_ID serisi Sınıf RK1 sigortaların ek akım sınırlama yeteneklerine ihtiyaç duyabilir.
- Hızlı çalışan JLLN ve JLLS serisi Sınıf T sigortalar, özellikle kalıplı durum devre kesicilerin, sayaç sıralarının ve benzeri sınırlı alan uygulamalarının korunmasına uygun hale getiren yer tasarrufu sağlayan özelliklere sahiptir.
- Zaman geciktirmeli JTD_ID ve JTD serisi Sınıf J sigortalar, OEM motor kontrol merkezi uygulamalarında ve yer tasarrufu sağlayan IEC Tip 2 koruması gerektiren diğer MRO motor ve trafo uygulamalarında kullanılır.
- CC ve Class CD serisi sigortalar, kontrol devrelerinde ve alanın yüksek olduğu kontrol panellerinde kullanılır. Littelfuse POWR-PRO CCMR serisi sigortalar, küçük motorların korunması için en iyi şekilde kullanılırken, Littelfuse KLDR serisi sigortalar kontrol güç transformatörleri ve benzeri cihazlar için en iyi korumayı sağlar.
Ürün uygulamaları ile ilgili sorularınız için 800-TEC-FUSE adresinden Teknik Destek Grubumuzu arayın.
601 - 6.000 amper arası amper dereceli sigortalar
Genel amaçlı ve motor devrelerin çoğunda üstün koruma için, POWR-PRO® KLPC Serisi Sınıf L sigortaların kullanılması önerilir. L sınıfı sigortalar, bu daha yüksek amper derecelerinde bulunan tek zaman gecikmeli sigorta serisidir.
Yukarıda referans verilen tüm Littelfuse sigorta serisi hakkındaki bilgiler, POWR-GARD ürün kataloğunun sonunda Teknik Uygulama Kılavuzunda bulunan UL / CSA Sigorta Sınıfları ve Uygulama Tablolarında bulunabilir.
Endüstriyel Devre Koruması Kontrol Listesi
Bir elektrik sistemi için uygun aşırı akım koruma cihazını seçmek için, devre ve sistem tasarımcıları bir sistem tasarlanmadan önce kendilerine aşağıdaki soruları sormalıdır:
- Beklenen normal veya ortalama akım nedir?
- Beklenen maksimum sürekli (üç saat veya daha fazla) akım nedir?
- Hangi ani veya geçici dalgalanma akımları beklenebilir?
- Aşırı akım koruma cihazları beklenen ani ve aşırı akım akımlarını ayırt edebiliyor ve sürekli aşırı yük ve arıza koşulları altında açabiliyor mu?
- Ne tür çevresel aşırılıklar olabilir? Toz, nem, aşırı sıcaklıklar ve diğer faktörlerin dikkate alınması gerekir.
- Koruyucu cihazın kesmesi gerekebilecek maksimum mevcut arıza akımı nedir?
- Aşırı akım koruma tertibatı sistem voltajı için uygun mu?
- Aşırı akım koruma tertibatı, belirli ekipman için en güvenli ve en güvenilir korumayı sağlayacak mı?
- Kısa devre koşulları altında, aşırı akım koruma tertibatı yangın veya patlama olasılığını en aza indirecek mi?
- Aşırı akım koruma cihazı geçerli tüm güvenlik standartlarını ve kurulum gereksinimlerini karşılıyor mu?
Bu soruların cevapları ve diğer kriterler, optimum güvenlik, güvenilirlik ve performans için kullanılacak aşırı akım koruma cihazının belirlenmesine yardımcı olacaktır.