Miksi kontaktorit paljastuvat aina? Ylilataussuojitus ja lyhyyskierreittä suojitus on toteutettava samanaikaisesti

Kontaktorit käytetään sulkemaan ja avaamaan normaalikäytössä tällaisia toimintoja vaativia kuormia, erityisesti keski-jänniteen julkiseen valaistuksen ja teollisiin sähkömoottoreihin.

Keski-jännitteinen kontaktori + sähkökatkaisjat yhdistelmäohjain (F-C) voi ohjata moottoreita jopa 12 kV asti. Keski-jännitteiset ohjaimet sopivat myös muiden kuormien syöttäjiin, erityisesti muuntajille. Tällaisissa kuormissa kontaktoreita on yleensä muokattu sisällyttämään mekaaninen lukitus, jotta kontaktori ei avauduisi automaattisesti, kun järjestelmän jännite romahdaa.

Mekaanisesti lukittujen kontaktoreiden rakenne on perustavanlaatuisesti sama kuin sähkömagneettisesti pitettyjen kontaktoreiden. Kuitenkin mekaanisesti lukittujen kontaktoreiden sijaan sähkömagneettisesti pitettyjen pääkympyksen jatkuvalla virityksellä pidetään kontaktoria suljettuna, ne käyttävät mekaanista lukituksen ylläpitääkseen suljetun tilan. Perusluonteeltaan mekaanisesti lukittujen kontaktoreiden toiminta simuloi keski-jännitteisiä katkaisuja. On kuitenkin muistettava, että kontaktoreilla ja katkaisuilla on selkeitä eroja.

Ohjauskierrosten huomioon ottaminen

Kun perinteinen sähkömagneettisesti pidetty kontaktori on suljettu, se pysyy suljettuna niin kauan kuin pääkympyksen virtapiiri on viritty. Yleisimmin pääkympyksen virtapiirin ohjausvirtalähde on ohjausvirtamuuntaja, joka on osa koko ohjausta. Siksi moottorikuormille, kun järjestelmän jännite romahdaa, moottori irrotetaan automaattisesti, mikä estää moottorin vahingoittumisen.

Toisaalta mekaanisesti lukittujen kontaktoreiden pysyy suljettuna, kun järjestelmän jännite romahdaa. Tämä on erityisen tarpeellista, kun kuorma on sellainen, joka tarvitsee automaattisesti uudelleen virrityksen, kun järjestelmän jännite palautuu, kuten valaistusmuuntajat.

Sähkömagneettisesti pidetyt kontaktorit avautuvat, kun pääkympyksen ohjauskierroksen kontaktit avautuvat. Toisaalta mekaanisesti lukittujen kontaktoreiden lukitus vapautetaan lukuiskierroksen kontaktien sulkeutuessa, mikä sallii kontaktorin avautua. Näin ollen mekaanisesti lukittujen kontaktoreiden ohjaus on hieman samankaltainen kuin keski-jännitteisten katkaisujen.

Mekaanisesti lukittujen kontaktoreiden trippaus vaatii luotettavan ohjausvirtalähteen. Suosittu on suora virta (akku), mutta jos ainoa ohjausvirtalähde on ohjausvirtamuuntaja, joka on yhdistetty ensimmäiseen virtalähteeseen, vaihtovirtakapasitortrippauslaitte on sovelias käytettäväksi.

Suljetussa kierroksessa tulisi käyttää hetkellisiä kontaktipainikkeita, jotta pääkympyksen virtapiiri on viritty vain suljetun ajan. Samalla tavoin trippaus- (lukituksen vapautus) kierroksessa tulisi käyttää hetkellisiä kontaktipainikkeita. Automaattiselle suojarelevin trippaukselle normaalisti auki olevan kontakin tulisi olla yhdistetty trippaus- (lukituksen vapautus) kierrokseen, ja normaalisti suljettu kontakti suojarelevistä tulisi olla yhdistetty suljetussa kierroksessa. Normaalisti suljettu relevin kontakti suljetussa kierroksessa varmistaa, että pääkympyksen virtapiiri on de-energisoitu trippauksen aikana. Myös lukitus (86) relevin toiminnon lisääminen on toivottavaa, joko monitoiminnaisissa mikroprosessorirelevissä tai erillisessä lukitusrelevissä.

Tärkeintä on, että käyttäjän ulkoisessa ohjauskierroksessa ei pitäisi sisältää pitovia kontakteja suljetussa kierroksessa. Mekaanisesti lukittujen kontaktoreiden toiminta on samankaltainen kuin sähkömagneettisesti pidettyjen kontaktoreiden, mekaanisen lukituksen lisäykseksi. Jos pääkympyksen virtapiiri on viritty jatkuvasti, kontaktori pysyy suljettuna, vaikka trippauslukitus olisikin toimittu.

Lähteiden arviot siitä, kuinka paljon aikaa on annettava virheen keskeyttämisen ja sen jälkeisen uudelleenvirrityksen välillä vaihtelevat. Useimmat lähteet viittaavat vähintään kuuteen sykliin virheen keskeyttämisen (kun avataan) ja seuraavan suljetun toiminnon välillä.

Lyhytsulku- ja ylikuormitusasiat

Muuntajille virtaa tarjoavat kontaktorit eroavat moottoreille virtaa tarjoavista kontaktoreista vain siltä osin, että kytkentärajoittavien sähkökatkaisjien ominaisuudet ovat erilaiset. Moottoripiireihin suojaksi käytettävät sähkökatkaisjat ovat luokkaa M sähkökatkaisjia, jonka suojamääritykset sopivat moottorien sovellusvaatimuksiin. Muuntajipiireihin sähkökatkaisjina tulisi käyttää luokkaa T sähkökatkaisjia, jotka on suunniteltu tarjoamaan asianmukaista suojaa muuntajille.

Ilman sähkökatkaisjia kontaktoritillä on vain rajallinen keskeyttävä kapasiteetti. Siksi kontaktoreita on aina käytettävä yhdessä kytkentärajoittavien sähkökatkaisjien kanssa. Kontaktorin (joka keskeyttää normaalin kuorman ja kohtuullisen ylikuormituksen) ja kytkentärajoittavan sähkökatkaisjin (joka keskeyttää kontaktorin ylittävät sähvöt) yhdistelmä tarjoaa täydellisen ylikuormitus- ja lyhytsulku-keskeyttävän kapasiteetin.

Ylikuormitusrelevit on käytettävä kohtuullisten ylikuormitusvirtojen suojelemiseen, jotta vältetään tarpeettomia sähkökatkaisjien toimintoja. Tämä suoja on koordinoitava sähkökatkaisji-kontaktorin yhdistelmän jatkuvalle virtaalle. Koska sähkökatkaisjat tuottavat huomattavan määrän lämpöä, on tavallista, että sähkökatkaisjat on mitattu jonkin verran suuremmiksi kuin suositellaan jatkuvalle virtalle. Siksi ylikuormitusrelevit tarjoavat ylikuormitus-suojan paitsi muuntajalle myös sähkökatkaisji-kontaktorin yhdistelmälle. Tämä on aiheellista, koska sähkökatkaisjin tehtävänä on tarjota lyhytsulku-suojaa, ei ylikuormitus-suojaa.

Yhden vaiheen suojelu

Modernit moottorin ylikuormitus-suojalaitteet sisältävät yleensä suojatoiminnon, joka irrottaa moottorin automaattisesti, kun yksi syöttövirta on kadonnut. Kuitenkin moottorin ulkopuolisille piireille tämä "yhden vaiheen suojelu" ei välttämättä ole tarpeellinen tai toivottava. Esimerkiksi kondensaattorit tai valaistuskuormat eivät yleensä kärsi yhden vaiheen olosuhteista. Käyttäjän tulisi kuitenkin harkita, onko yhden vaiheen suojelu sovelias. Tämän toiminnon toteuttamisen yleisin tapa on tarjata sähkökatkaisjien trip-painike, joka on mekaanisesti aktivoitu sähkökatkaisjin plungerilla. Tällä vaihtoehtolla, kun mikä tahansa yksi ensisijainen sähkökatkaisju toimii, sähkökatkaisjin indikaattoriplungeri aktivoi trip-näppäimen, joka aiheuttaa kontaktorin avaamisen.

Muut sovellusasiat

Mekaanisesti lukittujen kontaktoreiden sovellusominaisuudet ovat monilla aloilla samankaltaisia kuin sähkömagneettisesti pitettyjen kontaktoreiden. Erityisesti katkaisuihin nähden kontaktorit on suunniteltu useaan kertaan toimimaan, jopa 200 000 sähköistä toimintoa. Muuntajan, joka voidaan virrata kontaktorista, koko on tietenkin rajoitettu saatavilla olevilla sähkökatkaisjilla (erityisesti 7.2 kV:ssa) ja kontaktorin jatkuvalle virtalle kapasiteetilla.

Kontaktorit on suunniteltu edellyttämään vähän energiaa ohjausvirta-anomuksissa. Siksi niiden suljetun ja avatuksen nopeudet voivat olla suhteellisen hitaat. Tyypillinen suljetun aika on 40 ms 400 A:n ja 70 ms 720 A:n, kun taas avautumisaika on 90 ms 400 A:n ja 35 ms 720 A:n. Vaikka nämä ajat ovat paljon pidempiä kuin katkaisujen toimintaajat, ne eivät yleensä vaadi erityistä huomiota ohjauskierroksissa tai järjestelmän toimintamenetelmissä. Lukittujen kontaktorien integrointi keski-jännitteisiin ohjaimiin poistaa tarpeen katkaisujen siirtymäosioille ja suurille virtasuuntauslaitteille. Koska mekaanisesti lukittujen kontaktoreiden sähkökatkaisjat tarjoavat lyhytsulku-suojan, sähkökatkaisjat voivat toimia vakavan virheen tapauksessa. Jos tämä tapahtuu, sähkökatkaisjien korvaamisessa aiheutuva aikahäiriö on pidempi kuin katkaisujen käytössä. Kuitenkin kokemus on osoittanut, että vakavat virheet ovat suhteellisen harvinaisia, joten tämä ei todennäköisesti ole merkittävä ongelma.

Yhteenveto

Kontaktoreita on käytetty vuosikymmeniä muuntajille ja muihin ei-moottorikuormille, ja niiden käyttö on lisääntynyt huomattavasti viime vuosina. Mekaanisesti lukittujen kontaktorien käyttö on erityisen soveliasta, kun muuntajia virrataan keski-jännitteisillä kontaktoreilla.