Rozdílná řešení pojistek pro různé charakteristiky zatížení

1. Úvod​
V elektrických systémech chrání pojistky před přetížením. Přesnost jejich výběru má zásadní vliv na bezpečnost a spolehlivost systému. Zátěže s různými charakteristikami (např. motory, osvětlovací systémy a často přepínáno zařízení) se liší v chování proudu, včetně počátečního proudu, doby startu, cyklu práce atd. Jednotná řešení pojistek nemohou splnit všechny scénáře a jsou velmi náchylné k neoprávněnému vyhození (rušení normálního provozu) nebo selhání při poruchách. Proto je nezbytné vyvinout individuální strategie výběru pojistek podle specifických charakteristik zátěže, aby bylo dosaženo přesného a spolehlivého ochrany systému.

​2. Analýza a klasifikace charakteristik zátěže​
​2.1 Charakteristiky motorové zátěže​

• ​Vysoký startovací proud: Typicky 5–7krát větší než nominální proud (Ie), nebo i vyšší.
• ​Dlouhá doba startu: Celý proces může trvat od několika sekund do desítek sekund, což způsobuje dlouhodobý dopad proudu na ochranné komponenty.
• ​Požadavky na ochranu: Pojistka musí unést dlouhý startovací proces bez vyhození a současně poskytnout včasné ochrany proti přetížení a krátké spojení. Její charakteristiky musí odpovídat momentové křivce motoru.

​2.2 Charakteristiky zátěže osvětlovacího systému​

• ​Stabilní provoz: Normální pracovní proud je stabilní a blízký nominální hodnotě.
• ​Nízký počáteční proud: Kromě okamžiku přepnutí nedochází k výraznému prudkému nárůstu proudu.
• ​Požadavky na ochranu: Je potřeba kontinuální a stabilní ochrana proti přetížení a krátké spojení. Vysoká odolnost vůči vlivům není klíčová, ale zdůrazňuje se spolehlivost běžné ochrany.

​2.3 Charakteristiky často přepínáno zařízení​

• ​Cyklické prudké nárůsty proudu: Zařízení prochází častými starty a zastaveními, což způsobuje periodické vlivy vysokého proudu.
• ​Cyklické tepelné stresy: Vnitřní tepelný stres pojistky se často mění, což vedет к усталости материала.
• ​Požadavky na ochranu: Pojistka musí mít extrémně vysokou odolnost vůči tepelné únavě a cyklické odolnosti, aby se zajistilo, že výkon nezmizí po mnoha vlivůch proudu.

​3. Diferencované strategie výběru​
Na základě výše uvedené analýzy byla formulována třístupňová strategie výběru:

​3.1 Řešení ochrany motoru​

• ​Vybraný typ: aM-typ (motorová ochrana) pojistky (v některých kontextech označované jako "kapalný amoniakový jádro", ale obecně známé jako aM-typ podle standardů). Tento typ je speciálně navržen pro charakteristiky startu motoru.
• ​Požadavky na charakteristiky: Jeho časově-proudová charakteristická křivka by měla být co nejvíce shodná s proudovou křivkou motoru, aby se zabránilo aktivaci během startovacího proudu.
• ​Klíčové parametry: Nominální proud musí být větší nebo roven nominálnímu proudu motoru, aby byla zajištěna přesná ochrana proti přetížení v rozmezí 0,8–1,2 násobku nominálního proudu a unesl startovací prudké nárůsty proudu.
• ​Výhody: Vynikající odolnost vůči startovacím prudkým nárůstům proudu, efektivní prevence neoprávněného vyhození a spolehlivá ochrana proti přetížení a krátké spojení.

​3.2 Řešení ochrany osvětlovacího systému​

• ​Vybraný typ: gG/gL-typ (univerzální celkové) pojistky. Tyto jsou nejpoužívanější typy pojistek, vhodné pro ochranu většiny distribučních okruhů.
• ​Požadavky na charakteristiky: Kapacita zátěže by měla odpovídat nominálnímu proudu systému a poskytovat stabilní časově-zpožděnou a rychlou odpojovací charakteristiku.
• ​Klíčové parametry: Zaměření na nominální odpojovací kapacitu (musí převyšovat očekávaný krátkozavěrové proudu v bodě instalace) a standardní časově-proudové charakteristiky.
• ​Výhody: Ekonomické, spolehlivé a komplexní ochrany proti přetížení a krátké spojení pro stabilní osvětlovací zátěže.

​3.3 Řešení ochrany často přepínáno zařízení​

• ​Vybraný typ: Odolné vůči vlivům pojistky (mohou odpovídat specifickým značkám nebo speciálním typům, např. pojistky pro ochranu polovodičů, které mají vysokou cyklickou odolnost).
• ​Požadavky na charakteristiky: Vysoká odolnost vůči tepelné únavě a vysoká cyklická odolnost, aby unesly časté změny teploty bez stárnutí.
• ​Klíčové parametry: Důraz na okamžité odpojovací charakteristiky (zajištění rychlého přerušení poruchového proudu) a životnost (indikátory životnosti).
• ​Výhody: Dlouhodobá stabilita výkonu při častých vlivůch proudu, poskytování kontinuální a efektivní ochrany a předcházení předčasnému selhání kvůli materiálové únavě.

​4. Klíčové technické parametry​
Bez ohledu na výběrovou strategii musí být následující klíčové parametry striktně ověřeny:

• ​Nominální odpojovací kapacita (Icn)​: Musí převyšovat maximální očekávaný krátkozavěrové proudu v bodě instalace, aby bylo zajištěno bezpečné přerušení poruchového proudu.
• ​Časově-proudová charakteristika (I-t křivka)​: Musí být koordinována s charakteristikami zátěže (např. startovací křivkou motoru) a dosaženo selektivní ochrany s nadřazenými (např. automatickými vypínači) a podřazenými zařízeními, aby se předešlo neoprávněnému vyhození.
• ​Nominální proud (In)​: Určen na základě nominálního proudu zátěže a faktorů aplikace (např. výběrové faktory v ochraně motoru), ne jednoduše ekvivalentní proudu zátěže.
• ​I²t hodnota (Joule integrál)​: Reprezentuje energii potřebnou k vyhození pojistky, klíčová pro koordinaci s polovodičovými zařízeními a dosažení selektivní ochrany.

​5. Klíčové body implementace​

• ​Analýza systému: Proveďte detailní analýzu každé větve elektrického systému, zaznamenejte klíčová data, jako jsou typ zátěže, nominální proud, startovací proud, doba startu a očekávaný krátkozavěrové proudu.
• ​Selektivní koordinace: Použijte časově-proudové charakteristické křivky pojistek k zajištění selektivní koordinace s nadřazenými a podřazenými ochrannými zařízeními (např. automatickými vypínači, kontaktory), aby byl izolován pouze bod poruchy při incidentech a minimalizováno výpadky.
• ​Ověření testováním: Pokud je to možné, ověřte výkon pojistek za skutečných nebo simulovaných provozních podmínek, zejména během startovacích procesů motoru.
• ​Správa dokumentů: Zavedte komplexní záznamy konfigurace pojistek a logy údržby, včetně modelu, hodnot, místa instalace, dat výměny atd., aby bylo usnadněno service a sledování poruch.

​6. Závěr​
Implementací výše uvedené třístupňové diferencované strategie výběru na základě charakteristik zátěže lze poskytnout individualizovaná řešení ochrany pro různá elektrická zařízení, jako jsou motory, osvětlovací systémy a často přepínáno zařízení. Tato strategie efektivně předchází neoprávněným operacím způsobeným normálními charakteristikami zátěže (např. startem motoru), zatímco zajišťuje včasnou a spolehlivou operaci při přetížení nebo krátké spojení. To značně zvyšuje bezpečnost, stabilitu a spolehlivost celého elektrického systému, zajišťuje kontinuitu provozu a bezpečnost zařízení.