Автоматический выключатель защиты двигателя (MPCB) //
Специфичные для приложения изменения MCCB, эти выключатели объединяют функции короткого замыкания и изоляции MCCB с максимальной токовой защитой двигателя традиционного реле перегрузки. MPCB являются UL 489 В качестве выключателей и проверены как реле перегрузки двигателя.
Изучите конструкцию автоматического выключателя защиты двигателя (на фото: автоматический выключатель защиты двигателя Allen-Bradley 600V 140-CMN-4000)
Эти устройства традиционно используются в двухкомпонентных стартерах с контактором для управления нагрузкой двигателя.
Дизайн MPCB //
Детали выключателя защиты двигателя, подробно описанные на рисунке 1, точно согласованы, так что общие задачи, быстрое отключение токов короткого замыкания и надежное распознавание перегрузок могут выполняться оптимально.
Нормальный номинальный ток, а также ток короткого замыкания или перегрузки протекают от поступающего к выходу терминального выключателя через магнитную и тепловую перегрузку последовательно с основными контактами. Точно такой же ток протекает через все функциональные модули. Неодинаковая амплитуда и длительность токов в разных выпусках, очевидно, вызовет разные индивидуальные реакции.
Основные функциональные элементы выключателя для защиты двигателя:
- Термическое реле максимального тока
- Электромагнитное реле максимального тока
-
Основная контактная система
(Покрытые подтемы)
• Максимальная коммутационная способность и коммутационная способность сервисов
• Пропускные значения
• Срок службы выключателей
• Оперативное переключение
• Вспомогательные контакты и дисплеи
• Расцепители шунтирования и пониженного напряжения
• Моторные (удаленные) операторы
- Положение вспомогательного переключателя
- Защелка переключателя
- Запирающая камера (деионные пластины)
- Плунжерная арматура
- Дифференциальная направляющая скольжения
Рисунок 1 - Детали автоматического выключателя в деталях
В больших автоматических выключателях (> около 100 А) все чаще используются электронные модули отключения и связи. Они обеспечивают высокую степень гибкости в отношении выбора параметров, специфичных для приложения, и поддерживают интеграцию устройств в системы управления и управления в суровых условиях.
1. Термическое реле максимального тока
Выключатель автоматического отключения по току в автоматическом режиме действует так же, как и реле защиты от теплового двигателя (реле перегрузки биметалла) и соответствует тем же стандартам, если они используются для защиты двигателя. Отключение обычно осуществляется через защелку выключателя автоматических выключателей и приводит к открытию основных контактов.
Сброс осуществляется с помощью ручного или дистанционного управления выключателем после того, как биметаллы опустились ниже порога сброса.
В случае автоматических выключателей с термически задержанными перегрузками и низкими установочными токами (около <20 А) сопротивление цепи с обмотками нагрева биметаллических полос и катушкой нерегулируемых электромагнитных короткозамкнутых триггеров сравнительно велико,
Он может быть настолько большим, что он гасит любой размер (предполагаемый) ток короткого замыкания до значения, которое коммутатор может по-прежнему выполнять с термической и динамической точки зрения и, следовательно, также может отключиться. Такие автоматические выключатели являются искробезопасными от коротких замыканий.
Рисунок 2 - Ток двигателя, протекающий через биметаллическую полосу теплового перегрузки, нагревает его и тем самым сгибает его. В зависимости от текущей настройки он нажимает на фиксатор механизма срабатывания.
Вернуться к Элементы защиты двигателя ↑
2. Электромагнитное реле максимального тока
В автоматических выключателях с характеристиками перенапряжения двигателя от значения 10
,
В 16 раз верхняя настройка шкалы немедленно приводит к срабатыванию электромагнитного максимального тока. Для двигателей с высокой эффективностью может потребоваться более высокий уровень магнитного отключения.
Точное значение отключения настраивается (соответствует селективности или различным значениям пиков тока в случае защиты трансформатора и генератора) или определяется конструкцией.
В автоматических выключателях для защиты растений и линий зона отключения ниже. В небольших автоматических выключателях (обычно <100 А) проводник полюса имеет форму небольшой катушки. Если через эти катушки протекает высокая перегрузка по току, сила действует на якорь, заключенный в катушку. Эта арматура открывает загруженную защелку переключателя, которая освобождает запасенную энергию пружины и, следовательно, открывает основные контакты и отключает перегрузку.
2.1 Плунжер для высоковольтных выключателей
Токоограничивающие выключатели ограничивают ток повреждения и, следовательно, уменьшают механические и термические напряжения в случае неисправности. Предлагаются автоматические выключатели с номинальным током до около 100 А для быстрого отключения тока короткого замыкания с помощью плунжерной системы, что в случае короткого замыкания дополнительно отключает основные контакты и, следовательно, поддерживает чрезвычайно короткие времена разрыва (см. рисунок 3).
Рисунок 3 - Контакты высоковольтного выключателя
Контакты высоковольтного выключателя принудительно открываются в случае короткого замыкания плунжером, и ток направляется непосредственно в дугогасительные камеры. Схема настолько разрушена, пока ток все еще растет.
Альтернативой плунжерной системе при больших номинальных токах является щелевой электродвигатель, который быстро открывает контакты, в основном с помощью электродинамических сил.
Чем быстрее он ломается, тем меньше энергии нужно управлять в коммутаторе, и чем компактнее может быть автоматический выключатель. Это означает, что это является необходимым условием для создания автоматических выключателей с компактными внешними размерами.
Вернуться к Элементы защиты двигателя ↑
3. Основная контактная система и коммутационная способность
Требования к основным контактам выключателя электродвигателя: высокая производительность, высокая отключающая способность, низкая теплоотдача при рабочем токе, низкая эрозия контакта, малая инерция и оптимальная форма для благоприятного движения электрической дуги.
Дуга переключения должна быть быстро направлена из области между контактными поверхностями, охлажденной, разделенной, расширенной и, таким образом, потушенной. Детонионные пластины должны образовывать функциональный блок с основным контактом относительно формы и расположения.
Чтобы оптимально удовлетворить эти высокие требования, самые высокие требования предъявляются к дизайну и материалам, а не к методам моделирования и испытаний.
Рисунок 4 - Основные контакты выключателя ROCKWELL 140-CMN
Контактные системы предназначены для обеспечения оптимальных характеристик переключения при номинальном напряжении. Количество деионных пластин имеет решающее значение для напряжения электрической дуги во время разрыва цепи и, следовательно, для коммутационной способности и ограничения тока.
Например, контактная система, рассчитанная на 400 В, имеет уменьшенную коммутационную способность при напряжении питания выше 400 В (напряжение питания ниже 400 В, таким образом, некритично). Поэтому использование, например, 690 В, возможно только с уменьшенной коммутационной способностью. Следует соблюдать данные о производительности для указанного рабочего напряжения.
Автоматические выключатели должны быть способны контролировать максимально возможный ток короткого замыкания в точке установки при заданном рабочем напряжении.
Искробезопасные выключатели могут использоваться в источниках любой величины тока короткого замыкания, так как их внутренний импеданс ограничивает ток короткого замыкания коммутационной способностью переключателя (или ниже).
Если коммутационная способность автоматического выключателя меньше требуемого, то должна быть предусмотрена резервная защита (плавкий предохранитель или автоматический выключатель, подключенный последовательно). Необходимая коммутационная способность должна быть обеспечена в сочетании с устройством защиты от копирования. Определение размера резервной защиты можно получить из документации по продукту.
Вернуться к Элементы защиты двигателя ↑
3.1. Максимальная коммутационная способность и коммутационная способность сервисов
В МЭК 60947-2 проводится различие между номинальной предельной выходной мощностью короткого замыкания I CU и номинальной выходной мощностью короткого замыкания I CS:
Номинальная предельная мощность отключения короткого замыкания I CU
Последовательность испытаний - Ot-CO: Автоматические выключатели, которые работали на уровне предельной размыкающей способности короткого замыкания, с течением времени являются ограниченными. Могут быть изменения в характеристике отключения перегрузки и повышение температуры в результате эрозии контактного материала.
Номинальная мощность отключения от короткого замыкания I CS
Последовательность испытаний - Ot-CO-t-CO: Автоматические выключатели, которые работали на уровне отключающей способности короткого замыкания на обслуживание, впоследствии могут быть исправными.
Где:
- O - нарушение короткого замыкания из замкнутого состояния
- t - временной интервал
- CO - переключение на короткое замыкание с последующим его размыканием
Рейтинги выключателей для I CU обычно выше, чем для I CS. Поэтому большинство автоматических выключателей (по соображениям затрат) выбрано согласно I CU. На установках, в которых время простоя должно быть как можно короче, выбор продукта должен основываться на I CS.
После того, как короткое замыкание было повреждено, обычно рекомендуется изучить устройство, чтобы убедиться, что он полностью работоспособен.
Вернуться к Элементы защиты двигателя ↑
3.2. Значения пропускания
Существенными атрибутами качества в отношении хорошей защиты от короткого замыкания являются значения пропускания (см. Рисунок 5 ниже). Величина тока отключения и пусковой энергии по отношению к предполагаемому току короткого замыкания I cp предоставляет информацию о качестве ограничения тока переключателем.
Они показывают степень, в которой нижеуказанные устройства, такие как контакторы или переключатели, подвергаются напряжению в случае короткого замыкания.
Рисунок 5 - Макс. ток отключения и макс. (сквозная) энергия сильноточных ограничительных выключателей при номинальном рабочем напряжении 415 В
Пропускные значения непосредственно влияют на калибровку этих последовательно соединенных устройств, например координацию короткого замыкания типа 2 без негабаритных контакторов, и определяют конструктивную конструкцию установки.
Вернуться к Элементы защиты двигателя ↑
3.3 Срок службы выключателей
IEC 60947-2 определяет количество операций переключения, которые должен выполнять автоматический выключатель без нагрузки, при нормальной нагрузке, при перегрузке или коротком замыкании. Значения варьируются между двумя разрывами (Ot-CO) для номинальной предельной выходной мощности короткого замыкания и несколькими тысячами операций для чисто механического переключения без нагрузки.
Электрический срок службы (срок службы) выключателя, как и контакторы, зависит от величины тока, который должен быть поврежден. Небольшие токи в порядке номинального тока или диапазона срабатывания термически задержанных перегрузок имеют гораздо меньший эффект на срок службы контактов, чем токи короткого замыкания величины отключающей способности (см. Рисунок 6).
Контакты могут быть подвергнуты эрозии даже после воздействия только небольшого количества токов короткого замыкания, требующих замены автоматического выключателя.
Рисунок 6 - Контакты выключателя на разных этапах жизненного цикла
Где //
- Рисунки выше: Контакты в новом состоянии.
- Цифры в центре: Контакты после ок. 75% электрической продолжительности жизни, контактный материал частично разрушен и контакты все еще работоспособны.
- Рисунки ниже: контакты в конце срока службы, материал субстрата видимый, материал контакта размывается до основания. Дальнейшее использование приведет к контактной сварке и чрезмерному повышению температуры.
Токи короткого замыкания, которые возникают на практике, обычно значительно ниже рассчитанных максимальных значений и коммутационной способности развернутых коммутаторов. Поэтому они вызывают меньшую контактную эрозию.
Вернуться к Элементы защиты двигателя ↑
3.4. Оперативное переключение
В более низком диапазоне мощности автоматические выключатели также используются для ручного управления небольшим - часто мобильным оборудованием и устройствами (например, фрезерные станки, циркулярные пилы, погружные насосы). Электрический ресурс коммутаторов редко используется в полной мере при низком числе операций, типичных для этих приложений.
Автоматические выключатели с характеристикой защиты двигателя заменяют комбинированный предохранитель, защитное устройство двигателя и переключатель нагрузки.
Вернуться к Элементы защиты двигателя ↑
3.5 Вспомогательные контакты и дисплеи
Вспомогательные контакты обеспечивают функциональную интеграцию защитного устройства в системе управления. ВКЛ, ВЫКЛ, перегрузка и / или короткое замыкание можно сигнализировать с помощью соответствующих вспомогательных контактов (см. Рис. 7). Эти вспомогательные переключатели могут быть установлены или вставлены в автоматический выключатель и либо подключены к клеммам, либо подключены через свободные концы проводов.
Рисунок 7 - Слева: Вспомогательные контакты MPCB; Справа: контакты сигнализации от MPCB
В дополнение к вспомогательным выключателям, автоматические выключатели часто оснащены визуальными индикаторами состояния работы, а также часто для отключенного состояния и причины отключения. Это ценные вспомогательные средства для диагностики на месте во время ввода в эксплуатацию и устранения неисправностей.
Вернуться к Элементы защиты двигателя ↑
3.6 Расцепители шунтирования и минимального напряжения
Расцепители шунтирования позволяют размыкать дистанционную цепь с помощью управляющего сигнала, например, для электрической блокировки (рис. 8). Расцепитель минимального напряжения отключает автоматический выключатель, когда напряжение падает ниже (обычно фиксируется) определенного уровня приложенного напряжения и используется, например, для обнаружения перебоев напряжения.
Рисунок 8 - Отключение расцепителя для автоматического выключателя защиты двигателя
Они, в частности, используются в качестве компонентов безопасности, например, для предотвращения автоматических перезапусков после отключения напряжения, для цепей блокировки, для функций аварийного останова и для дистанционного выпуска.
Вернуться к Элементы защиты двигателя ↑
3.7 Моторные (удаленные) операторы
Моторные или удаленные операционные блоки (рис. 9) открывают возможность дистанционно выдавать все команды на автоматические выключатели. Таким образом, функции, которые обычно выполняются вручную, могут быть активированы с пульта. Таким образом, устройства подачи нагрузки могут быть включены и выключены без прямого вмешательства оператора на место.
Рисунок 9 - Механизм работы двигателя MPCB
Таким образом, возможен сброс выключателя, который отключился, на дистанционно управляемых распределительных станциях.
Вернуться к Элементы защиты двигателя ↑
Электронное реле перегрузки E300 (VIDEO)
Демонстрация о том, как подключить или подключить электронное реле перегрузки E300 к контактору 100 C и 140-U защитой двигателя.
Ссылка // Низковольтное распределительное устройство и контрольное устройство - Технический документ Аллена Брэдли