Dlaczego kontakitory zawsze wypalają się? Ochrona przed przeciążeniem i przewodzeniem musi być realizowana jednocześnie

Kontaktory są używane do zamykania i otwierania obciążeń, które wymagają takich operacji podczas normalnego użytkowania, szczególnie dla konkretnych działań, takich jak oświetlenie publiczne średniego napięcia i przemysłowe silniki elektryczne.

Kombinacja kontrolera kontaktora średniego napięcia + bezpiecznik (F-C) może sterować silnikami o napięciu do 12 kV. Jednakże kontrolery średniego napięcia są również odpowiednie jako pasy dla innych typów obciążeń, zwłaszcza transformatorów. Dla takich obciążeń, kontaktory są zwykle modyfikowane, aby zawierać zaczep mechaniczny, dzięki czemu kontaktor nie otwiera się automatycznie, gdy napięcie systemu spada.

Kontaktory zaczepione mechanicznie są pod względem struktury podobne do kontaktorów utrzymywanych elektromagnetycznie. Niemniej jednak, zamiast polegać na ciągle zasilanym głównym cewku, aby utrzymać kontaktor zamknięty, kontaktory zaczepione mechanicznie wykorzystują zaczep mechaniczny, aby utrzymać stan zamknięty. W istocie, kontaktory zaczepione mechanicznie symulują przełączniki obwodów średniego napięcia. Należy jednak pamiętać, że istnieją wyraźne różnice między kontaktorami a przełącznikami obwodów.

Rozważania dotyczące obwodów sterujących

Gdy tradycyjny kontaktor utrzymywany elektromagnetycznie jest zamknięty, pozostaje zamknięty, dopóki główny cewek jest zasilany. Najczęściej, zasilanie sterujące dla obwodu głównego cewka pochodzi od transformatora zasilania sterującego, który jest integralną częścią całego kontrolera. Dlatego, dla obciążeń silników, gdy napięcie systemu spadnie, silnik automatycznie się rozłączy, co zapobiega uszkodzeniu silnika.

W przeciwieństwie do tego, kontaktory zaczepione mechanicznie pozostają zamknięte, gdy napięcie systemu spada. Jest to szczególnie potrzebne, gdy obciążenie jest takiego typu, który musi być automatycznie ponownie zasilany, gdy napięcie systemu zostanie przywrócone, tak jak w przypadku transformatorów oświetleniowych.

Kontaktory utrzymywane elektromagnetycznie otwierają się, gdy kontakty w obwodzie sterującym głównego cewka są otwarte. Z drugiej strony, kontaktory zaczepione mechanicznie są odblokowywane przez zamknięcie kontaktów w obwodzie zaczepiającym, co pozwala kontaktorowi się otworzyć. Tak więc, sterowanie wymagane dla kontaktorów zaczepionych mechanicznie jest do pewnego stopnia podobne do sterowania przełącznikami obwodów średniego napięcia.

Kontaktory zaczepione mechanicznie wymagają niezawodnego zasilania sterującego do odłączenia. Preferowane jest zasilanie prądem stałym (akumulator), ale jeśli jedynym zasilaniem sterującym jest transformator zasilania sterującego podłączony do źródła napięcia pierwotnego, urządzenie odłączające kondensatorowe prądu przemiennego jest odpowiednie do użycia.

Obwód zamykający powinien korzystać z przycisków o chwilowym działaniu, aby główny cewek był zasilany tylko w czasie zamykania. Podobnie, obwód odłączający (odblokowywania zaczepu) powinien korzystać z przycisków o chwilowym działaniu. Dla automatycznego odłączania relé ochronnych, kontakt normalnie otwarty powinien być podłączony do obwodu odłączania (odblokowywania zaczepu), a kontakt normalnie zamknięty z relé ochronnego powinien być podłączony do obwodu zamykającego. Celem kontaktu relé normalnie zamkniętego w obwodzie zamykającym jest zapewnienie, że obwód głównego cewka jest rozłączony podczas odłączania. Pożądane jest również uwzględnienie funkcji blokady (86), poprzez funkcję 86 w niektórych wielofunkcyjnych mikroprocesorowych relé lub za pomocą osobnego relé blokującego.

Ważne, aby zewnętrzny obwód sterujący użytkownika nie zawierał kontaktów trzymania w obwodzie zamykającym. Kontaktory zaczepione mechanicznie działają tak samo jak kontaktory utrzymywane elektromagnetycznie, z dodatkowym zaczepem mechanicznym. Jeśli obwód głównego cewka jest ciągle zasilany, kontaktor pozostanie zamknięty, nawet jeśli zaczep odłączający będzie działac.

Źródła różnią się w swoich szacunkach ilości czasu, jaki musi być uwzględniony między przerwaniem awarii a kolejnym zasilaniem. Większość źródeł wskazuje, że musi upłynąć co najmniej sześć cykli między przerwaniem łuku (podczas otwierania) a zamknięciem kontaktów w kolejnej operacji zamykania.

Rozważania dotyczące krótkiego spięcia i przeciążenia

Kontaktory używane do zasilania transformatorów różnią się od tych używanych do zasilania silników jedynie charakterystyką ograniczających fuz. Fuz używane do ochrony obwodów silników to fuz klasy M, których charakterystyka ochronna jest odpowiednia dla wymagań aplikacyjnych silników. Dla pasów transformatorów, fuz powinny być klasy T, zaprojektowane do zapewnienia odpowiedniej ochrony dla transformatorów.

Kontaktory bez fuz mają tylko ograniczoną zdolność przerwania. Dlatego kontaktory muszą być zawsze używane w połączeniu z ograniczającymi fuz. Połączenie kontaktora (który przerzuca normalny prąd obciążenia i umiarkowany prąd przeciążenia) oraz ograniczającego fuza (który przerzuca prądy przekraczające zdolność kontaktora samego) zapewnia pełną zdolność przerwania nadmiernego prądu i krótkiego spięcia.

Relé przeciążeniowe powinny być używane do zapewnienia ochrony przed umiarkowanymi prądami przeciążenia, aby uniknąć niepotrzebnego działania fuz. Ta ochrona musi być skoordynowana z ciągłą zdolnością nośną kombinacji fuza-kontaktora. Ponieważ fuz generuje znaczną ilość ciepła, nie jest rzadkością, że fuz są wybierane nieco większe niż zalecane dla ciągłego prądu. Dlatego relé przeciążeniowe zapewniają ochronę przeciwko przeciążeniu nie tylko dla transformatora, ale także dla kombinacji fuza-kontaktora. Jest to właściwe, ponieważ funkcja fuz polega na zapewnianiu ochrony przed krótkim spięciem, a nie przeciążeniem.

Ochrona jednofazowa

Nowoczesne urządzenia przeciwprzeciążeniowe do silników zazwyczaj obejmują funkcję ochrony, która automatycznie rozłącza silnik, gdy jedna faza napędu wejściowego jest utracona. Jednak dla pasów niebędących silnikami, ta „ochrona jednofazowa” może nie być konieczna lub pożądana. Na przykład, obciążenia kondensatorowe lub oświetleniowe zazwyczaj nie są uszkodzone przez warunki jednofazowe. Niemniej, użytkownicy powinni rozważyć, czy ochrona jednofazowa jest odpowiednia. Najpopularniejszą metodą implementacji tej funkcji jest dostarczenie akcesorium do odłączania fuza, które jest mechanicznie uruchamiane przez tłok na ograniczającym fużu. Dzięki tej opcji, gdy dowolny pojedynczy ograniczający fuzy działa, wskaźnik tłokowy na fużu uruchamia dźwignię odłączającą, powodując, że kontaktor się otwiera.

Inne rozważania dotyczące zastosowania

Kontaktory zaczepione mechanicznie dzielą wiele cech zastosowania z kontaktorami utrzymywanymi elektromagnetycznie. W przeciwieństwie do przełączników obwodów, kontaktory są zaprojektowane do częstego działania, z 200 000 operacjami elektrycznymi. Wielkość transformatora, który może być zasilany z kontaktora, jest oczywiście ograniczona dostępnością fuzy (szczególnie przy 7,2 kV) i ciągłą zdolnością nośną kontaktora.

Kontaktory są zaprojektowane, aby miały niskie wymagania energetyczne zasilania sterującego. Dlatego ich szybkość zamykania i otwierania może być stosunkowo wolna. Typowa czas zamykania to 40 ms dla 400 A i 70 ms dla 720 A, podczas gdy czas otwierania to 90 ms dla 400 A i 35 ms dla 720 A. Chociaż te czasy są znacznie dłuższe niż czasy pracy przełączników obwodów, zazwyczaj nie wymagają one żadnych szczególnych rozważań dotyczących obwodów sterujących ani procedur pracy systemu. Kontaktory zaczepione są integrowane w projekt kontrolerów średniego napięcia, eliminując sekcje przejściowe i duże obudowy przełączników wymagane dla przełączników obwodów. Ponieważ kontaktory zaczepione mechanicznie wykorzystują fuz do ochrony przed krótkimi spięciami, fuz mogą działać w przypadku ciężkiej awarii. Jeśli to nastąpi, czas przestojów związany z wymianą fuzy jest dłuższy niż ten wymagany przy użyciu przełączników obwodów. Jednak doświadczenia pokazały, że ciężkie awarie są stosunkowo rzadkie, więc to nie powinno być dużym problemem.

Podsumowanie

Kontaktory są używane do zasilania transformatorów i innych obciążeń niebędących silnikami już od dekad, a ich zastosowanie znacznie wzrosło w ostatnich latach. Użycie kontaktorów zaczepionych mechanicznie jest szczególnie odpowiednie, gdy transformatory są zasilane przez kontaktory średniego napięcia.