Az áramkörök biztonságának védelme: Átfogó műszaki elemzési és alkalmazási útmutató kis{0}}feszültségű és nagy-feszültségű biztosítékokhoz

Az energiarendszerek és az ipari villamos energia területén a biztosítékok védőberendezésként szolgálnak, amelyet egyszerű felépítés és gyors reagálás jellemez; kritikus szerepet játszanak a hibaáramok megszakításában, a berendezések károsodásának megelőzésében és a balesetek terjedésének megállításában. Legyen szó kisfeszültségű-elosztó hálózatról vagy nagy-feszültségű távvezetékről, a biztosítékelemek jellemzőinek, a kiválasztási kritériumoknak és az üzemeltetési karbantartási követelményeknek alapos ismerete elengedhetetlen az általános elektromos biztonság szavatolásához.

 

 

 

A biztosítékelem (amelyet általában biztosítékcsatlakozónak vagy biztosítékcsíknak neveznek) a biztosíték központi eleme; gyakori anyagok az ólom{0}}ónötvözetek, alumíniumötvözetek, cink, réz és ezüst. Ha túlterhelés vagy rövidzár{2}}hiba lép fel, a túláram által termelt hő hatására az elem megolvad, ezáltal automatikusan megszakítja az áramkört. A biztosítékok tipikus inverz-idővédelmi jellemzőkkel rendelkeznek: minél nagyobb a hibaáram, annál rövidebb idő szükséges a biztosíték kiolvadásához.

 

A rendszer tervezése és a berendezés kiválasztása során szigorú elektromos szabványokat kell követni. A biztosíték végső megszakítóképességének meg kell haladnia vagy meg kell haladnia a vezeték lehetséges rövidzár{1}}áramának RMS értékét. Ezenkívül megfelelő szelektivitásra és koordinációra van szükség az upstream és a downstream biztosítékok között; jellemzően az elülső biztosítóelem névleges áramának kétszer-háromszorosának kell lennie a lefelé irányuló elem névleges áramának, hogy megakadályozzák a "szimpatikus kioldást" (amikor a lefelé irányuló hiba egy felfelé irányuló biztosíték kiolvadását okozza), ami szükségtelenül kiterjesztené az áramkimaradás hatókörét. A védelmi stratégiák a terhelés típusától függően változnak:

 

Motor áramkörök:Egyetlen motor esetén a biztosítékelem névleges áramát általában a motor névleges áramának 1,5-2,5-szeresére választják. Több motor esetén a teljes névleges áram kiszámítása a legnagyobb motor kapacitásának 1,5-2,5-szerese, plusz a többi motor számított terhelési árama.

 

Világítás és elektromos kemence terhelése:A biztosítékelem névleges áramának egyenlőnek vagy kissé nagyobbnak kell lennie a terhelés névleges áramával.

 

Áramkör-elrendezési korlátozások:Szigorúan tilos biztosítékokat szerelni két-fázisú három-vezetékes vagy három-fázisú, négyvezetékes-vezetékes rendszerek nulla vezetékére; a nulla vezeték törése feszültségkiegyensúlyozatlansághoz és a berendezés kiégéséhez vezethet.

 

A bonyolult működési környezetekhez való alkalmazkodás és a szigetelési teljesítmény fokozása érdekében a modern biztosítékok szerkezeti kialakítása egyre kifinomultabbá vált. Például, nagy teljesítményű anyagokat-, mint például az NH kések-penge típusú aM biztosítékelemeiben- használt kerámia testeket- gyakran használnak a burkolathoz a kiváló hőállóság és mechanikai szilárdság biztosítása érdekében.

 

 

 

Az alacsony feszültségű biztosítékokat szerkezeti felépítésük alapján elsősorban három típusba sorolják: nyitott, félig{1}}zárt és zárt. A nyitott- típusú biztosítékok csak alacsony zárlati áramú-alkalmazásokhoz alkalmasak; a félig{5}}zárt típusok bizonyos mértékig szabályozzák az ívkisülés irányát; a zárt típusok teljesen tartalmazzák a biztosítékot egy házon belül, ami a legmagasabb szintű biztonságot nyújtja. Anyagok tekintetében széles körben használják a nagy feszültségellenállású és szigetelő tulajdonságú alkatrészeket; például a nagy-tisztaságú, 95%-os alumínium-oxid kerámia csövek védőburkolatként szolgálnak, amelyek képesek ellenállni az olvadás pillanatában keletkező intenzív hőnek, miközben segítik a belső ívoltást is.

 

A funkció és alkalmazás szerint kategorizált általános kisfeszültségű{0}}biztosítékok a következők:

Porcelán dugós{0}}biztosítékok (pl. RCIA sorozat):Általában általános világításhoz és kis{0}}kapacitású motoráramkörökhöz használják; egyszerű szerkezettel rendelkeznek, és könnyű cserét tesznek lehetővé.

 

Zárt cső alakú biztosítékok (pl. RM sorozat):Ezek kitöltő-mentes kialakításúak, és gyakran alkalmaznak változó keresztmetszetű, bélyegzett biztosítóelemeket-; elsősorban AC 380V és DC 440V rendszerekben használják. A magas -specifikációjú változatok négyzet alakú kerámiatesteket alkalmazhatnak, hogy kiváló mechanikai támasztást és belső teret biztosítsanak az ívoltáshoz.

 

Csavaros{0}} típusú biztosítékok (pl. RL1 sorozat):Ezek kvarchomok töltőanyagot és kiégett{0}}biztosítékjelzőt tartalmaznak. Amikor ív képződik, a kvarchomok gyorsan lehűti azt, így akár 50 kA-es szakítóképességet tesz lehetővé. Az ebbe a kategóriába tartozó egyes csúcskategóriás ipari biztosítékok Steatite C221 kerámia testet használnak (az NH- típusú biztosítékoknál gyakoriak) az általános elektromos teljesítmény javítása érdekében.

 

Gyors{0}}működésű biztosítékok (pl. RS és RLS sorozat):Kifejezetten a szilícium egyenirányítók és félvezető eszközök védelmére tervezték, rendkívül gyors válaszidővel rendelkeznek; biztosítékelemeiket soha nem szabad szabványos biztosítékokra cserélni.

 

Töltött, zárt cső alakú biztosítékok (pl. RTO sorozat):Ezek változó{0}}keresztmetszetű-rézszalagokat használnak kvarchomokkal kombinálva az ívoltáshoz; nagy megszakítóképességet kínálnak, és alkalmasak nagy rövidzárlati áramú{2}}áramhálózatokhoz. A szélsőséges körülmények között a szigetelés biztonsága érdekében egyes alkatrészek kerámia elektromos szigetelőket tartalmaznak, hogy növeljék a teljes feszültségállóságot.

 

Ön-visszaállító biztosítékok:Ezek fémes nátriumot használnak biztosítékként. Rövidzárlat során a fémes nátrium gyorsan felmelegszik és elpárolog, és nagy ellenállású állapotot hoz létre, amely korlátozza a hibaáramot; amint az alacsony feszültségű megszakító megszakítja az áramkört, a nátrium lehűl és megszilárdul, visszanyeri vezetőképességét, és lehetővé teszi a csere nélküli újrafelhasználást. A cső kialakítása szteatit kerámia elektromos szigetelőket tartalmaz, hogy megbízható elektromos szigetelést biztosítson az ismételt elpárologtatási ciklusok során.

 

Az új energetikai és ipari automatizálás fejlődésével a biztosítékalkalmazások egyre inkább specializálódtak. A piacon megjelentek a speciális működési feltételekhez szabott alkatrészek, például kerámiatestek egyenáramú biztosítékokhoz (egyenáramú rendszerekkel kompatibilisek) és kerámiatestek gyors-működésű biztosítékokhoz (nagy-frekvenciára, gyors reagálásra tervezve). A csúcsminőségű-gyártás során a kiváló-minőségű alumínium-oxid négyzetes kerámia csöveket széles körben használják a precíziós olvadóbiztosítók alkatrészeként is.

 

 

A nagyfeszültségű{0}}biztosítékokat elsősorban a 3–35 kV-os vezetékek, transzformátorok és feszültségtranszformátorok rövidzár-védelmére használják. A nagyfeszültségű áramkörökben előforduló hatalmas ívenergiának köszönhetően a biztosítóelemek jellemzően rézből vagy ezüstből készülnek, és a biztosíték vezetékére kis óngömböket hegesztenek, hogy csökkentsék az olvadási hőmérsékletet (a "kohászati ​​hatást" kihasználva). A nagy-feszültségű biztosítékok két fő kategóriába sorolhatók:

 

Beltéri nagyfeszültségű-áram{1}}korlátozó biztosítékok (pl. RN1 és RN2 sorozat):A biztosítékcső szorosan tele van kvarchomokkal. Amikor a hibaáram megolvasztja a biztosítóelemet, fémgőz és ionizált gázok szorulnak a kvarchomok hézagaiba, ahol gyorsan lehűlnek és lecsapódnak, kioltva az ívet, mielőtt az áram elérné a nullát. A speciális nagy-feszültségű áramkorlátozó{3}}konstrukciók 95%-ban alumínium-oxid kerámia csöveket használnak, amelyek képesek ellenállni az erős áram-túlfeszültségeknek és hősokknak.

 

Kültéri magas{0}}feszültség kioldó (kieső-) biztosítékok (pl. RW4-10 modell):Ezek gázt{0}}képző anyagból készült csőfalakat használnak; az ív magas hőmérséklete miatt az anyag lebomlik, és nagy mennyiségű gáz szabadul fel, és hosszanti ív{1}}oltórobbanást hoz létre. Amikor a biztosítékhuzal megolvad, a reteszelő mechanizmus kiold, lehetővé téve, hogy a biztosítékcső saját súlya alatt megbillenjen és leessen, ezáltal tiszta fizikai leválasztási rést hozva létre. Egyes kültéri nagyfeszültségű-áramkorlátozó{5}}védelmi eszközöknél robusztus kerámia csőszerkezeteket alkalmaznak, hogy hatékonyan ellenálljanak a zord időjárási viszonyoknak.

 

Ezenkívül az olyan feltörekvő ágazatokban, mint a teljesítményelektronika és az új energetikai járművek, a biztosítékokra vonatkozó fizikai védelmi követelmények egyre szigorúbbá váltak. Például speciális biztosítótesteket-, például 95%-ban alumínium-oxid kerámiából{3}} alkalmaznak a rezgésállóság és a magas feszültségtűrés növelésére. A nagymértékben automatizált berendezésekben a speciális alkatrészek, például az autóipari és elektronikus biztosítékok kerámia testei kulcsszerepet játszanak az áramkör biztonságának biztosításában. Mindeközben a kiváló szigetelésükről és hőstabilitásukról ismert porcelán kerámia biztosítékcsövek már régóta hatékonynak bizonyultak a különböző áramelosztó védelmi egységekben.

 

 

 

A biztosítékok hosszú távú, stabil működése{0}} érdekében szigorúan be kell tartani a következő karbantartási követelményeket:

 

Telepítési minőség:Biztosítani kell a megfelelő érintkezést a biztosítékelem beszerelése során, hogy elkerüljük a túlzott érintkezési ellenállást, amely hőt termelhet és kellemetlen kioldáshoz vezethet. A csatlakozásoknak biztonságosnak kell lenniük, hogy elkerüljék a motor kiégését, amelyet egy-fázisú (egy fázison futás) okoz, amely az egyik fázisban kiégett biztosítékból ered.

 

Élő-áramkör biztonsága:A biztosítékot csak akkor szabad cserélni, ha az áramkör feszültségmentes-. A cserebiztosíték specifikációinak és alakjának szigorúan meg kell egyeznie az eredeti kialakítással; semmi esetre sem szabad párhuzamosan több vékony biztosítékkábelt csatlakoztatni egyetlen, nagyobb névleges -biztosíték helyett.

 

Környezeti kompatibilitás:A biztosítékot körülvevő környezeti hőmérsékletnek meg kell egyeznie a védett elektromos berendezés hőmérsékletével, hogy elkerülje a hőmérséklet-különbségek okozta védelmi karakterisztikai hibákat. Ezenkívül rendszeresen meg kell tisztítani a port és a szennyeződéstSteatit kerámia HRC biztosítékházfelületet, hogy biztosítsa a mutató megfelelő működését.

 

A tudományos kiválasztás, a szabványos telepítés és a rendszeres karbantartás révén mind a kis--, mind a nagy-feszültségű biztosítékok megbízható biztonsági korlátként szolgálnak a különböző energiaellátó létesítmények és elektromos berendezések számára, biztosítva az áramellátó rendszerek zavartalan és megbízható működését.