راه‌حل‌های متفاوت پریز برای ویژگی‌های بار مختلف
۱. مقدمه پسزمینه
در حفاظت از سیستم برق، گرمکن‌ها به عنوان اجزای حیاتی محافظت از جریان بیش از حد عمل می‌کنند. دقت در انتخاب آنها مستقیماً بر امنیت و قابلیت اطمینان سیستم تأثیر می‌گذارد. بارهای با ویژگی‌های مختلف (مانند موتورها، سیستم‌های روشنایی و تجهیزاتی که به صورت مکرر روشن و خاموش می‌شوند) رفتار جریانی متفاوتی از جمله جریان ناشی از شروع، زمان شروع، دوره کاری و غیره دارند. راه حل یکسان برای همه سناریوها مناسب نیست و بسیار ممکن است منجر به فعال شدن نادرست (مختل کردن عملکرد عادی) یا عدم عملکرد (عدم ارائه محافظت مؤثر در مواقع خرابی) شود. بنابراین، ضروری است راهبردهای انتخاب گرمکن متناسب با ویژگی‌های خاص بار توسعه یابد تا محافظت دقیق و قابل اعتماد سیستم به دست آید.
۲. تحلیل و طبقه‌بندی ویژگی‌های بار
۲.۱ ویژگی‌های بار موتور
- جریان شروع بالا: معمولاً ۵-۷ برابر جریان اسمی (Ie) یا حتی بیشتر.
- زمان شروع طولانی: کل فرآیند می‌تواند چند ثانیه تا چند ده ثانیه طول بکشد و اجزای محافظ تحت تأثیر جریان مداوم قرار می‌گیرند.
- نیازهای محافظت: گرمکن باید قادر به تحمل فرآیند شروع طولانی بدون سوختن باشد و همزمان محافظت به موقع در برابر بار بیش از حد و خرابی کوتاه‌مدار را فراهم کند. ویژگی‌های آن باید با منحنی گشتاور شروع موتور هماهنگ باشد.
۲.۲ ویژگی‌های بار سیستم روشنایی
- عملکرد پایدار: جریان عملیاتی عادی ثابت است و به مقدار اسمی نزدیک است.
- جریان ناشی از شروع پایین: به جز لحظه اولیه تغییر وضعیت، هیچ افزایش قابل توجه جریانی وجود ندارد.
- نیازهای محافظت: نیاز به محافظت مداوم و پایدار در برابر بار بیش از حد و خرابی کوتاه‌مدار وجود دارد. مقاومت بالا در برابر ضربات مهم نیست، اما قابلیت اطمینان در محافظت معمولی تاکید می‌شود.
۲.۳ ویژگی‌های تجهیزات مکرراً روشن و خاموش شونده
- افزایش‌های متناوب جریان: تجهیزات تحت تأثیر شروع و توقف مکرر قرار می‌گیرند و به ضربات جریان بالا مواجه می‌شوند.
- چرخه تنش حرارتی: تنش حرارتی داخلی گرمکن مدام تغییر می‌کند و منجر به خستگی مواد می‌شود.
- نیازهای محافظت: گرمکن باید مقاومت بسیار بالایی در برابر خستگی حرارتی و تحمل چرخه‌ای داشته باشد تا پس از ضربات جریان مکرر عملکرد خود را حفظ کند.
۳. استراتژی‌های انتخاب متمایز
با توجه به تحلیل فوق، استراتژی انتخاب سه‌سطحی تشکیل می‌شود:
۳.۱ راهکار محافظت از موتور
- نوع انتخاب شده: گرمکن‌های نوع aM (محافظت از موتور) (در برخی موارد به عنوان "هسته گرمکن آمونیاک مایع" اشاره شده ولی عموماً به عنوان aM شناخته می‌شود). این نوع خصوصاً برای ویژگی‌های شروع موتور طراحی شده است.
- نیازهای ویژگی: منحنی ویژگی زمان-جریان آن باید با منحنی زمان-جریان شروع موتور هماهنگ باشد و در طول جریان شروع فعال نشود.
- پارامترهای کلیدی: جریان اسمی باید بزرگتر یا مساوی با جریان اسمی موتور باشد تا محافظت دقیق در برابر بار بیش از حد در محدوده ۰.۸-۱.۲ برابر جریان اسمی را فراهم کند و همزمان تحمل ضربات شروع را داشته باشد.
- مزایا: تحمل عالی در برابر ضربات شروع، جلوگیری مؤثر از فعال شدن نادرست و محافظت قابل اعتماد در برابر بار بیش از حد و خرابی کوتاه‌مدار.
۳.۲ راهکار محافظت از سیستم روشنایی
- نوع انتخاب شده: گرمکن‌های نوع gG/gL (کلی و عمومی). این گرمکن‌ها عمومی‌ترین انواع گرمکن‌ها هستند و برای محافظت از بیشتر مدارهای توزیع مناسب هستند.
- نیازهای ویژگی: ظرفیت بار باید با جریان اسمی سیستم هماهنگ باشد و ویژگی‌های تأخیر زمانی و قطع سریع را فراهم کند.
- پارامترهای کلیدی: تمرکز بر ظرفیت قطع اسمی (که باید از جریان کوتاه‌مدار مورد انتظار در نقطه نصب بیشتر باشد) و ویژگی‌های استاندارد زمان-جریان.
- مزایا: اقتصادی، قابل اعتماد و محافظت کامل در برابر بار بیش از حد و خرابی کوتاه‌مدار برای بارهای روشنایی پایدار.
۳.۳ راهکار محافظت از تجهیزات مکرراً روشن و خاموش شونده
- نوع انتخاب شده: گرمکن‌های مقاوم در برابر ضربات (ممکن است به برندهای خاص یا انواع خاص مانند گرمکن‌های محافظت از نیمه‌رسانا با مقاومت چرخه‌ای بالا اشاره کند).
- نیازهای ویژگی: مقاومت بالا در برابر خستگی حرارتی و تحمل چرخه‌ای بالا برای تحمل تغییرات دما مکرر بدون سایش.
- پارامترهای کلیدی: تمرکز بر ویژگی‌های قطع فوری (تا اطمینان حاصل شود که جریان خرابی به سرعت قطع می‌شود) و طول عمر (شاخص‌های چرخه حیات).
- مزایا: پایداری عملکرد بلندمدت در برابر ضربات جریان مکرر، ارائه محافظت مداوم و مؤثر در حالی که از شکست زودرس به دلیل خستگی مواد جلوگیری می‌کند.
۴. نیازهای پارامترهای فنی کلیدی
هر چه استراتژی انتخابی باشد، پارامترهای کلیدی زیر باید به صورت دقیق بررسی شوند:
- ظرفیت قطع اسمی (Icn): باید از بیشترین جریان کوتاه‌مدار مورد انتظار در نقطه نصب بیشتر باشد تا قطع ایمن جریان خرابی فراهم شود.
- ویژگی زمان-جریان (منحنی I-t): باید با ویژگی‌های بار (مانند منحنی شروع موتور) هماهنگ باشد و محافظت انتخابی با دستگاه‌های بالادست (مانند برش‌ها) و پایین‌دست را فراهم کند تا از فعال شدن ناخواسته جلوگیری شود.
- جریان اسمی (In): بر اساس جریان اسمی بار و عوامل کاربرد (مانند عوامل انتخاب در محافظت از موتور) تعیین می‌شود و به سادگی با جریان بار معادل نیست.
- مقدار I²t (انتگرال ژول): نشان‌دهنده انرژی مورد نیاز برای سوختن گرمکن است و برای هماهنگی با دستگاه‌های نیمه‌رسانا و دستیابی به محافظت انتخابی حیاتی است.
۵. نقاط کلیدی اجرایی
- تحلیل سیستم: انجام تحلیل دقیق از هر شاخه در سیستم برق، ثبت داده‌های کلیدی مانند نوع بار، جریان اسمی، جریان شروع، زمان شروع و جریان کوتاه‌مدار مورد انتظار.
- هماهنگی انتخابی: استفاده از منحنی‌های زمان-جریان گرمکن‌ها برای تضمین هماهنگی انتخابی با دستگاه‌های محافظ بالادست و پایین‌دست (مانند برش‌ها و تماس‌گیرها)، تنها قطع محل خرابی در مواقع حوادث تا حداقل کردن وقت توقف.
- آزمایش اعتبارسنجی: در صورت امکان، ارزیابی عملکرد گرمکن در شرایط عملی یا شبیه‌سازی شده، به ویژه در فرآیند شروع موتور.
- مدیریت اسناد: تدوین رکوردهای کامل پیکربندی گرمکن و گزارش‌های نگهداری، شامل مدل، مشخصات، مکان نصب، تاریخ جایگزینی و غیره، برای تسهیل نگهداری و ردیابی خرابی.
۶. نتیجه‌گیری
با اجرای استراتژی انتخاب سه‌سطحی متمایز بر اساس ویژگی‌های بار، راهکارهای محافظت متناسب برای تجهیزات مختلف الکتریکی مانند موتورها، سیستم‌های روشنایی و تجهیزات مکرراً روشن و خاموش شونده ارائه می‌شود. این استراتژی به طور مؤثر از عملکردهای نادرست ناشی از ویژگی‌های عادی بار (مانند شروع موتور) جلوگیری می‌کند و همزمان عملکرد به موقع و قابل اعتماد در مواقع بار بیش از حد یا خرابی کوتاه‌مدار را تضمین می‌کند. بنابراین، این روش به طور قابل توجهی امنیت، پایداری و قابلیت اطمینان کل سیستم برق را افزایش می‌دهد و تداوم عملیات و ایمنی تجهیزات را تضمین می‌کند.
