چه چیزهایی در طراحی قطع‌کننده‌های پریز کم‌ولتاژ باید مورد توجه قرار گیرد

مدارکننده‌های نصب شده روی دارونمای کم فشار ابزارهای حیاتی محافظت و کنترل در سیستم‌های برق هستند که طراحی و عملکرد آنها مستقیماً بر ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم تأثیر می‌گذارد. طراحی آنها باید به صورت جامع به تطبیق با محیط، هماهنگی پارامترهای الکتریکی و انتخاب محرک برای اطمینان از عملکرد پایدار در شرایط مختلف توجه کند. در زمان عملیات، رعایت دقیق پروتکل‌های ایمنی، نگهداری منظم و مدیریت صحیح شرایط استثنائی برای جلوگیری از حوادث ناشی از عملکرد غیرصحیح ضروری است. این مقاله به طور سیستماتیک اصول طراحی کلیدی و استانداردهای عملیاتی مدارکننده‌های نصب شده روی دارونمای کم فشار را بیان می‌کند و راهنمایی حرفه‌ای برای کارشناسان مهندسی ارائه می‌دهد.

1. ملاحظات طراحی مدارکننده‌های نصب شده روی دارونمای کم فشار

طراحی مدارکننده‌های نصب شده روی دارونمای کم فشار باید بتواند در محیط خارجی سخت تحمل کند و در عین حال نیازهای محافظت و کنترل را برآورده کند.

1.1 تطبیق با محیط

به عنوان تجهیزات نصب شده در فضای باز، این مدارکننده‌ها باید بتوانند نوسانات دما، رطوبت، فرسودگی نمکی و ارتعاش مکانیکی را تحمل کنند. طبق GB/T 2423.17، آنها باید از آزمون نمکی محايد 72 ساعته (سطح 5) عبور کنند، مناسب برای مناطق ساحلی یا صنعتی، با سطح آلودگی 3 برای مقاومت در برابر آلودگی هدایتی یا تكثيف. برای ارتفاعات بالا (>2000 متر)، پارامترهای عایق و افزایش دما باید طبق GB/T 20645-2021 تنظیم شوند (حداکثر افزایش دما با 1٪ کاهش می‌یابد برای هر 100 متر افزایش؛ نیاز به کاهش نرخ جریان بالای 4000 متر).

برای دماهای پایین، عملکرد در -40°C و نگهداری در -55°C باید تضمین شود، با عملکرد قابل اعتماد محرک. مقاومت در برابر UV نیازمند پوشش‌های سطحی مانند رنگ پلی‌آمید (زاویه تماس >90°) یا PVDF (مقاومت در برابر پیری UV ≥ سطح 8). بسته‌بندی باید به استانداردهای IP54/55 مطابقت داشته باشد تا از تخریب عایق جلوگیری شود.

1.2 هماهنگی پارامترهای الکتریکی

محاسبه دقیق جریان کوتاه مدار و انتخاب پارامترهای مناسب بسیار مهم است. جریان‌های کوتاه مدار باید با استفاده از روش مطلق محاسبه شوند، با در نظر گرفتن جریان‌های خطا سه‌فاز، دو‌فاز و یک‌فاز. جریان کوتاه مدار سه‌فاز اولیه به صورت زیر محاسبه می‌شود:

که در آن Un ولتاژ خط نامی و R_k, X_k مقاومت و واکنش کل حلقه کوتاه مدار هستند. ظرفیت قطع کوتاه مدار نامی مدارکننده (Ics) نباید کمتر از جریان کوتاه مدار سه‌فاز ماکزیمم باشد. بررسی حساسیت نیازمند این است که جریان کوتاه مدار حداقل در انتهای خط حداقل 1.3 برابر تنظیم جریان کوتاه یا زمان کوتاه باشد: I_min≥1.3I_set3.

برای محافظت در برابر بار زیاد، تنظیم جریان بلندمدت Iset1 باید I_z≥I_set1≥I_c را برآورده کند، که در آن Iz ظرفیت جریان پیوسته رساننده و IcIc جریان بار محاسبه شده است. برای محافظت در برابر کوتاه مدار، تنظیم جریان فوری I_set3 باید ≥1.2 برابر جریان شروع کامل بزرگترین موتور (مثلاً 20-35 برابر جریان نامی برای موتورهای سربندی) باشد، در حالی که تنظیم جریان کوتاه I_set2 باید از نوک‌های بار موقتی پرهیز کند، معمولاً تنظیم می‌شود به 1.2 برابر (جریان شروع کامل موتور + جریان‌های بار دیگر).

1.3 انتخاب محرک

سیستم‌های محرک با سیم پружین معمولاً استفاده می‌شوند، نیازمند قابلیت اطمینان، عدم پرش، قطع آزاد و عملکرد بافر. پارامترهای زمانی: مدارکننده‌های چارچوبی - بستن ≤0.2 ثانیه، باز شدن ≤0.1 ثانیه؛ مدارکننده‌های قالب‌پلاستی - عمر مکانیکی ≥10000 عمل (مدارکننده‌های چارچوبی ≥20000). محرک باید شامل تشخیص ذخیره انرژی و قفل‌زنی برای عملکرد ایمن باشد. مشخصات پویا نیازمند کنترل بهینه سرعت و جابجایی تماس (مثلاً کنترل مرحله‌ای برای مدارکننده‌های خلاء برای کاهش پرتاب تماس). مشخصات خروجی باید با مدارکننده هماهنگ باشد تا بسته شدن در شرایط کوتاه مدار تضمین شود. در مناطق سرد، ESR کندک‌ها در -40°C افزایش می‌یابد، زمان بسته شدن را طولانی‌تر می‌کند؛ آزمایش‌های دما متغیر ضروری است.

2. طراحی و انتخاب تنظیمات عملکرد محافظت

2.1 محافظت در برابر بار زیاد

معمولاً از طریق واحد قطع حرارتی-مغناطیسی یا الکترونیکی انجام می‌شود. واحد‌های حرارتی-مغناطیسی از لوله‌های دو فلزی با خصوصیات زمانی معکوس (زمان قطع معکوس با مربع جریان بار زیاد) استفاده می‌کنند. واحد‌های الکترونیکی کنترل دقیق‌تری ارائه می‌دهند، با تنظیم جریان بلندمدت Ir از 0.4 تا 1 برابر جریان نامی In. تنظیمات باید In≥Ic و In≤Iz را برآورده کنند. حساسیت: Sp=I_kmin/I_op≥1.3، که در آن IkminIkmin جریان کوتاه مدار یک‌فاز حداقل در انتهای خط است. برای بارهای حیاتی، محافظت در برابر بار زیاد ممکن است هشدار ایجاد کند به جای قطع.

2.2 محافظت در برابر کوتاه مدار

شامل محافظت زمان کوتاه و فوری. محافظت زمان کوتاه انتخابی را تضمین می‌کند: $\×$ (جریان شروع کامل موتور + بارهای دیگر)، با تأخیر زمانی (0.1-0.4 ثانیه) هماهنگ با مدارکننده‌های بالادست (اختلاف زمانی ≥0.1-0.2 ثانیه). محافظت فوری به خطاها جدی می‌پردازد: $\×$ جریان شروع کامل موتور (مثلاً 12-18 برابر InIn برای موتورها). برای خطوط توزیع، واحد‌های قطع الکترونیکی با محافظت فوری تأخیری ترجیح داده می‌شوند. انتخابی: تنظیم زمان کوتاه بالادست ≥1.3 × تنظیم فوری پایین‌دست، با اختلاف زمانی ≥0.1-0.2 ثانیه.

2.3 محافظت در برابر کمبود ولتاژ

جلوگیری از خسارت تجهیزات از کاهش ولتاژ. محدوده قطع: 35%–70% ولتاژ نامی. نوع فوری فوراً قطع می‌کند اما ممکن است قطع‌های اغتشاشی ایجاد کند؛ نوع تأخیری (0-5 ثانیه) از نوسانات موقتی چشم‌پوشی می‌کند، مناسب برای کاربردهای صنعتی. ولتاژ نامی واحد قطع کمبود ولتاژ باید با ولتاژ خط هماهنگ باشد و عملکرد آن نباید با محافظت‌های دیگر تداخل داشته باشد. نوع تأخیری (0.2-3 ثانیه) برای کاربردهای صنعتی توصیه می‌شود.

3. هماهنگی انتخابی و محافظت پرتکرار

3.1 مناطق انتخابی

• منطقه 1 (Isc < Icu پایین‌دست): با استفاده از رده‌بندی جریان و زمان (مثلاً بالادست $\&times;$ پایین‌دست Iset3Iset3، تأخیر زمانی &ge; پایین‌دست + 0.1 ثانیه).

• منطقه 2 (Icu پایین‌دست < Isc < Icu بالادست): بر اساس ویژگی‌های محدودکننده جریان یا داده‌های سازنده. حد انتخابی IsIs می‌تواند کمتر از Icu پایین‌دست باشد (انتخابی جزئی).

• منطقه 3 (Isc > Icu بالادست): نیازمند تست است؛ تماس‌های بالادست ممکن است موقتاً باز شوند (&le;30 میلی‌ثانیه) بدون قطع، به شرط عدم جوش‌کاری.

3.2 محافظت پرتکرار

از محدودکننده جریان مدارکننده بالادست برای استفاده از مدارکننده‌های پایین‌دست با ظرفیت قطع کمتر استفاده می‌کند و هزینه را کاهش می‌دهد. نیازمند هماهنگی تنظیمات فوری و اجتناب از بارهای حیاتی در مدارهای پرتکرار. انتخابی بر اساس انرژی (مثلاً در مدارکننده‌های نوع A) می‌تواند حد انتخابی را افزایش دهد، اما تأیید از طریق داده‌های سازنده ضروری است.

3.3 روش‌های انتخابی

• انتخابی جریان: تنظیم فوری بالادست &ge;1.3 &times; پایین‌دست.

• انتخابی زمان: تأخیر زمانی کوتاه بالادست &ge; پایین‌دست + 0.1-0.2 ثانیه.

• انتخابی انرژی: بر اساس نیازهای انرژی سیستم تماس.

• انتخابی منطقی: تشخیص خطا در پایین‌دست سیگنال قفل‌زنی به بالادست ارسال می‌کند، که اجازه می‌دهد قطع سریع در پایین‌دست اتفاق بیفتد در حالی که بالادست باز می‌ماند - تضمین محافظت "پایدار، دقیق، سریع".