Zakaj se kontakti vedno izgorijo? Zaščita pred pretovorjenostjo in krajčenjem je treba, da ju hkrati implementiramo

Kontaktorji se uporabljajo za zapiranje in odpiranje obremenitev, ki zahtevajo take operacije med navadno uporabo, zlasti za specifične dejavnosti, kot je srednjenspanjsko javno razsvetljava in industrijski električni motorji.

Srednjenspanjski kontaktor + varni preklopnik (F-C) lahko nadzira motorje do 12 kV. Vendar so srednjenspanjski nadzorniki tudi primerni za prenašalnike drugih vrst obremenitev, zlasti transformatorjev. Za take obremenitve so kontaktorji običajno prilagojeni z mehanskim zaklepom, tako da se kontaktor ne odpre samodejno, ko se sistemski napon sesuje.

Mehanski zaklenjeni kontaktorji so v strukturi bistveno enaki kot elektromagnetsko držani kontaktorji. Vendar namesto, da bi se zanašali na neprekinjeno napeto glavno bobno, da ohranja kontaktor zaprt, mehanski zaklenjeni kontaktorji uporabljajo mehanski zaklep, da ohranjajo zaprto stanje. V bistvu mehanski zaklenjeni kontaktorji simulirajo srednjenspanjske preklopnike. Vendar mora biti upoštevan, da obstajajo jasne razlike med kontaktorji in preklopniki.

Razmišljanje o nadzornih krogih

Ko je tradicionalni elektromagnetsko držani kontaktor zaprt, ostane zaprt, dokler je glavna bobna napeta. Najpogosteje je napajanje nadzorne napetosti za krog glavne bobnine nadzorni preoblikovalnik, ki je sestavni del celotnega nadzornika. Zato se pri motorjskih obremenitvah, ko se sistemski napon sesuje, motor samodejno odključi, s tem prepreči poškodbe motorja.

Na drugi strani pa mehanski zaklenjeni kontaktorji ostanejo zaprti, ko se sistemski napon sesuje. To je zlasti potrebno, kadar je obremenitev vrste, ki jo je treba samodejno ponovno napajati, ko se sistemski napon obnovi, kot so transformatorji za razsvetljavo.

Elektromagnetsko držani kontaktor se odpre, ko se stiki v nadzornem krogu glavne bobnine odprejo. Na drugi strani pa se mehanski zaklenjeni kontaktorji odklenejo z zaprtjem stikov v krogu zaklepa, kar omogoča, da se kontaktor odpre. Tako je nadzor, potreben za mehanske zaklenjene kontaktorje, nekoliko podoben nadzoru srednjenspanjskih preklopnikov.

Mehanski zaklenjeni kontaktorji za izklop zahtevajo zanesljivo napajanje nadzorne napetosti. Prednostno je direktne toka (baterija), vendar če je edini vir nadzorne napetosti nadzorni preoblikovalnik, povezan s primarnim virom napetosti, je primeren alternativni tokovni izklopni naprava.

Zapirni krog bi moral uporabljati trenutne stike, tako da je glavna bobna napeta le med obdobjem zapiranja. Podobno bi moralo biti za izklop (odklop zaklepa) uporabljen trenutni stik. Za samodejni izklop zaščitnih releja bi se morala v krog izklopa (odklop zaklepa) povezati običajno odprta stikala, in običajno zaprta stikala iz zaščitnega releja v zapirni krog. Namen običajno zaprtega relejnega stikala v zapirnem krogu je zagotoviti, da je krog glavne bobnine de-energiziran med izklopom. Želeno je tudi vključiti funkcijo zaključevanja (86), ali skozi funkcijo 86 v nekaterih večfunkcijskih mikroprocesorskih relejih ali preko ločenega releja za zaključevanje.

Pomembno je, da vanjski nadzorni krog uporabnika ne vključuje držilnih stikov v zapirnem krogu. Mehanski zaklenjeni kontaktorji delujejo na isti način kot elektromagnetsko držani kontaktorji, dodan z mehanskim zaklepom. Če je krog glavne bobnine neprekinjeno napet, bo kontaktor ostal zaprt, tudi če je delovanje zaklepa izklopljen.

Virji se razlikujejo v ocenah časa, ki ga je treba dovoliti med prekinitvijo napake in naslednjim ponovnim napajanjem. Večina virov navaja, da mora biti vsaj šest ciklov med prekinjanjem luka (pri odpiranju) in zaprtjem stikov v naslednjem zapirnem postopku.

Razmišljanje o prekratkih in pretovorih

Kontaktorji, uporabljeni za oskrbo transformatorjev z energijo, se razlikujejo od tistih, uporabljenih za oskrbo motorjev, samo v značilnicah omejevalnih varnostnih preklopnikov. Varnostni preklopniki, uporabljeni za zaščito motorjskih krogov, so razred M, katerih zaščitne značilnosti so primerne za aplikacijske zahteve motorjev. Za prenašalnike transformatorjev bi morali biti varnostni preklopniki razreda T, zasnovani za zagotavljanje primernega zaščitnega ukrepa za transformatorje.

Kontaktorji brez varnostnih preklopnikov imajo le omejeno prekinitveno zmogljivost. Zato morajo kontaktorji vedno uporabljati v kombinaciji z omejevalnimi varnostnimi preklopniki. Kombinacija kontaktorja (ki prekine normalno obremenitveno toko in umesne pretovore) in omejevalnega varnostnega preklopnika (ki prekine toke, ki presegajo zmogljivost samega kontaktorja) zagotavlja popolno prekinitveno zmogljivost pretovora in kratkega kroga.

Za zaščito pred umesnimi pretovori bi morali biti uporabljeni releji za pretovor, da se prepreči nepotreben delovanje varnostnega preklopnika. Ta zaščita mora biti usklajena z zmožnostjo zveznega prenašanja toka kombinacije varnostnega preklopnika in kontaktorja. Ker varnostni preklopniki ustvarjajo veliko toplote, ni nenavadno, da so varnostni preklopniki nekoliko večji, kot je priporočeno za zvezno prenašanje toka. Zato varnostni releji zagotavljajo zaščito pred pretovorom ne le za transformator, ampak tudi za kombinacijo varnostnega preklopnika in kontaktorja. To je primeren, ker je funkcija varnostnega preklopnika zagotoviti zaščito pred kratkim krogom, ne pa pred pretovorom.

Enofazna zaščita

Sodobni napravi za zaščito motorja pred pretovorom običajno vključujejo funkcijo za samodejno odstranitev motorja, ko je izgubljena ena faza vhodne napetosti. Vendar za prenašalnike, ki niso motorji, ta "enofazna zaščita" morda ni potrebna ali želena. Na primer, kondenzatorske ali razsvetljavne obremenitve običajno niso poškodovane zaradi enofaznega stanja. Vendar morajo uporabniki razmisliti, ali je enofazna zaščita primerna. Najpogostejša metoda za uresničitev te funkcije je zagotovitev dopolnilne naprave za izklop varnostnega preklopnika, ki je mehansko aktiviran z klepetcem na omejevalnem varnostnem preklopniku. S to možnostjo, ko deluje katerikoli enosmeren omejevalni varnostni preklopnik, klepetec na varnostnem preklopniku aktivira levier za izklop, s čimer se kontaktor odpre.

Drugi posamezni vidiki uporabe

Mehanski zaklenjeni kontaktorji delijo mnoge značilnosti uporabe z elektromagnetsko držanimi kontaktorji. Na razliko od preklopnikov so kontaktorji zasnovani za pogosto uporabo, z 200.000 električnimi operacijami. Velikost transformatorja, ki ga lahko napaja kontaktor, je seveda omejena z dostopnimi varnostnimi preklopniki (zlasti pri 7,2 kV) in zvezno prenašalno zmogljivostjo kontaktorja.

Kontaktorji so zasnovani, da imajo nizke zahteve glede energije za nadzorno napetost. Zato njihova hitrost zapiranja in odpiranja morda ni tako hitra. Tipičen čas zapiranja je 40 ms za 400 A in 70 ms za 720 A, medtem ko je čas odpiranja 90 ms za 400 A in 35 ms za 720 A. Čeprav so ti časi daleč daljši od delovnih časov preklopnikov, običajno ne zahtevajo posebnega razmišljanja o nadzornih krogih ali postopkih delovanja sistema. Zaklenjeni kontaktorji so integrirani v zasnovo srednjenspanjskih nadzornikov, kar onemogoča prehodne dele in velike ohišja za preklopnike. Ker uporabljajo mehanski zaklenjeni kontaktorji varnostne preklopnike za zaščito pred kratkim krogom, lahko varnostni preklopniki delujejo v primeru hude napake. Če se to zgodi, je čas nedelavnosti, povezan z zamenjavo varnostnih preklopnikov, daljši, kot bi bil potreben pri uporabi preklopnikov. Vendar izkušnje kažejo, da so hude napake relativno redke, zato to verjetno ni velik problem.

Povzetek

Kontaktorji so bili uporabljani za oskrbo transformatorjev in drugih ne-motorjskih obremenitev že desetletja, in njihova uporaba se je v zadnjih letih znatno povečala. Uporaba mehanski zaklenjenih kontaktorjev je zlasti primeren, ko so transformatorji napajani s srednjenspanjskimi kontaktorji.