Hvorfor brænder kontakter altid ud? Overbelastnings- og kortslutningsbeskyttelse skal implementeres samtidig

Kontakter anvendes til at lukke og åbne laster, der kræver sådanne operationer under normal brug, især til specifikke aktiviteter som mellemspændings offentlig belysning og industrielle elektriske motorer.

Kombinationen af mellemspændingskontaktor + sikring (F-C) kan kontrollere motorer op til 12 kV. Imidlertid er mellemspændingskontroller også egnet som forsyninger til andre typer laster, især transformatorer. For sådanne laster er kontaktorer normalt ændret for at inkludere mekanisk lås, så kontaktoren ikke åbner automatisk, når systemspændingen kollapser.

Mekanisk låste kontaktorer er i princippet den samme struktur som elektromagnetisk holdte kontaktorer. Dog anvender mekanisk låste kontaktorer mekanisk lås til at opretholde den lukkede tilstand i stedet for at stole på en konstant aktiveret hovedspole for at holde kontaktoren lukket. I væsentlig grad simulerer mekanisk låste kontaktorer mellemspændings afbrydere. Det skal imidlertid huskes, at der er klare forskelle mellem kontaktorer og afbrydere.

Overvejelser for styrekredsløb

Når en traditionel elektromagnetisk holdt kontaktor er lukket, forbliver den lukket, så længe hovedspolen er aktiveret. Oftest er strømforsyningen til hovedspolet en styrestyrke-transformator, der er en integreret del af hele kontrolleren. Derfor vil motoren automatisk frakobles, når systemspændingen kollapser, hvilket forhindrer skader på motoren.

I modsætning hermed forbliver mekanisk låste kontaktorer lukkede, når systemspændingen kollapser. Dette er særdeles nødvendigt, når lasten er af en type, der skal genaktivieres automatisk, når systemspændingen genoprettes, f.eks. belysnings-transformatorer.

Elektromagnetisk holdte kontaktorer åbnes, når kontakterne i hovedspolets styrekredsløb åbnes. På den anden side frigives mekanisk låste kontaktorer ved lukning af kontakterne i låsekredsløbet, hvilket tillader, at kontaktoren åbnes. Således er kontrollen, der kræves for mekanisk låste kontaktorer, noget lignende den for mellemspændings afbrydere.

Mekanisk låste kontaktorer kræver en pålidelig styrestyrkeforsyning til tripning. En direkte strøm (batteri) strømforsyning er foretrukken, men hvis den eneste styrestyrkeforsyning er en styrestyrke-transformator forbundet til den primære spændingskilde, er en alternerende strøm kapacitortripningsenhed passende at anvende.

Lukningskredsløbet bør bruge kortvarige kontakter, så hovedspolet kun er aktiveret under lukningsperioden. Lignende bør tripnings- (låsfrigivelses-) kredsløbet bruge kortvarige kontakter. For automatisk tripning af beskyttelsesrelæer, bør en normalt åben kontakt være forbundet i tripnings- (låsfrigivelses-) kredsløbet, og en normalt lukket kontakt fra beskyttelsesrelæet bør være forbundet i lukningskredsløbet. Formålet med den normalt lukkede relækontakt i lukningskredsløbet er at sikre, at hovedspolet er deaktiveret under tripning. Det er også ønskeligt at inkludere en låsefunktion (86), enten gennem 86-funktionen i nogle multifunktionelle mikroprocessorrelæer eller via et separat låserelæ.

Det er vigtigt, at brugeren's eksterne styrekredsløb ikke inkluderer fastholdende kontakter i lukningskredsløbet. Mekanisk låste kontaktorer fungerer på samme måde som elektromagnetisk holdte kontaktorer, med tilføjelse af et mekanisk lås. Hvis hovedspolet er konstant aktiveret, vil kontaktoren forblive lukket, selvom låsfrigivelsen aktiveres.

Kilder varierer i deres estimater af, hvor lang tid der skal tages i mellem fejlafbrydelse og efterfølgende genaktivivering. De fleste kilder angiver, at der skal være mindst seks cyklusser mellem afbrydelsen af bue (ved åbning) og kontaktlukning i den efterfølgende lukningsoperation.

Overvejelser ved kortslutning og overbelastning

Kontaktorer, der anvendes til at forsyne transformatorer med strøm, adskiller sig fra dem, der anvendes til at forsyne motorer, udelukkende ved karakteristikaene for strømbegrænsende sikringer. Sikringer, der anvendes til at beskytte motor-kredsløb, er Klasse M-sikringer, hvis beskyttelseskarakteristika er egnet til motors anvendelseskrav. For transformator-forbindelser bør sikringer være Klasse T-sikringer, designet til at give passende beskyttelse for transformatorer.

Kontaktorer uden sikringer har kun begrænset afbrydelseskapacitet. Derfor skal kontaktorer altid anvendes i kombination med strømbegrænsende sikringer. Kombinationen af en kontaktor (som afbryder normal laststrøm og moderat overlaststrøm) og en strømbegrænsende sikring (som afbryder strøm, der overstiger kontaktorens egen kapacitet) giver komplet overstrøm og kortslutningsafbrydelseskapacitet.

Overstrøm-relæer bør anvendes for at give beskyttelse mod moderat overlaststrøm, for at undgå unødig sikringsvirksomhed. Denne beskyttelse skal koordineres med den kontinuerlige strømføringsevne af sikrings-kontaktorkombinationen. Eftersom sikringer genererer en betydelig mængde varme, er det ikke usædvanligt, at sikringer er større end anbefalet for kontinuerlig strøm. Derfor giver overstrøm-relæer overlastbeskyttelse ikke blot for transformatorer, men også for sikrings-kontaktorkombinationen. Dette er passende, da funktionen for sikringen er at give kortslutningsbeskyttelse, ikke overlastbeskyttelse.

Enfas-beskyttelse

Moderne motoroverlastbeskyttelsesenheder inkluderer normalt en beskyttelsesfunktion, der automatisk frakobler motoren, når en fase af indgangsstrømmen går tabt. Imidlertid kan denne "enfas-beskyttelse" for ikke-motor forsyningslinjer ikke være nødvendig eller ønskelig. For eksempel bliver kondensator- eller belysningslaste normalt ikke skadet af enfas-betingelser. Brugerne bør dog overveje, om enfas-beskyttelse er passende. Den mest almindelige metode til at implementere denne funktion er at levere en sikrings-tripningstillbehør, der er mekanisk aktiveret af en plunger på strømbegrænsende sikring. Med denne mulighed, når enhver enkelt primær strømbegrænsende sikring virker, aktiverer indikatorplungeren på sikringen en tripningshejsel, der får kontaktoren til at åbne.

Andre anvendelsesovervejelser

Mekanisk låste kontaktorer deler mange anvendelseskarakteristika med elektromagnetisk holdte kontaktorer. I modsætning til afbrydere er kontaktorer designet til hyppig brug, med 200.000 elektriske operationer. Størrelsen af transformator, der kan forsynes med strøm fra en kontaktor, er naturligvis begrænset af de tilgængelige sikringer (især ved 7,2 kV) og kontaktorens kontinuerlige strømføringsevne.

Kontaktorer er designet til at have lave energistyringskrav. Derfor kan deres luknings- og åbningshastigheder være relativt langsomme. En typisk lukningstid er 40 ms for 400 A og 70 ms for 720 A, mens åbnings tiden er 90 ms for 400 A og 35 ms for 720 A. Selvom disse tider er meget længere end afbryderes driftstider, kræver de normalt ingen særlige overvejelser for styrekredsløb eller systemdriftsprocedurer. Låste kontaktorer er integreret i designet af mellemspændingskontroller, hvilket eliminerer overgangssektionerne og store switchgear-beholderne, der kræves for afbrydere. Da mekanisk låste kontaktorer anvender sikringer til kortslutningsbeskyttelse, kan sikringer virke i tilfælde af alvorlige fejl. Hvis dette sker, er nedetiden, der er forbundet med at udskifte sikringer, længere end, hvad der er nødvendigt, når man anvender afbrydere. Erfaring har dog vist, at alvorlige fejl er relativt sjældne, så dette er sandsynligvis ikke en stor problemstilling.

Oversigt

Kontaktorer har anvendes til at forsyne transformatorer og andre ikke-motor laster med strøm i årtier, og deres anvendelse har øget sig betydeligt i de senere år. Anvendelsen af mekanisk låste kontaktorer er særdeles passende, når transformatorer er forsynet med strøm fra mellemspændingskontaktorer.