פתרונות מפוצצים שונים לתכונות עומס שונות

1. רקע​
בשיטות הגנה על מערכות חשמליות, מפחי הגנה משמשים כרכיבי הגנה קריטיים נגד זרמים גבוהים. דיוק בחירתם משפיע ישירות על הבטיחות והאמינות של המערכת. טענות בעלות מאפיינים שונים (כמו מנועים, מערכות תאורה וציוד שמתנגן לעיתים קרובות) מציגות הבדלים משמעותיים בהתנהגות הזרם, כולל זרם התחלתית, זמן התחלה, מחזור עבודה וכדומה. פתרון מפח אחיד אינו יכול להספיק לכל המקרים ונכון מאוד לגרום ליציאה מפעילה לא נכונה (הפרעה לתפעול הנורמלי) או אי-תפעול (אי-יכולת לספק הגנה אפקטיבית במהלך תקלות). לכן, חשוב לפתח אסטרטגיות בחירת מפחי מותאמות לפי מאפייני הטענה הספציפיים כדי להשיג הגנה מדוייקת ואמינה.

​2. ניתוח ומיון מאפייני הטענה​
​2.1 מאפייני טענת מנוע​

• ​זרם התחלתית גבוה: בדרך כלל 5–7 פעמים הזרם המירבי (Ie), או אפילו גבוה יותר.
• ​זמן התחלה ארוך: כל התהליך יכול להימשך מספר שניות עד עשרות שניות, מכתיב רכיבי הגנה חשיפה לזרם ממושך.
• ​דרישות הגנה: המפח חייב לעמוד בתהליך ההתחלה הארוך מבלי להתנפץ תוך שהוא מספק הגנה מתאימה בזמן נגד עומסים ותקלות קצרות-הופעה. מאפייניו צריכים להתאים לגרף המומנט ההתחלה של המנוע.

​2.2 מאפייני טענת מערכת תאורה​

• ​תפעול יציב: הזרם התפעולי הנורמלי הוא יציב ומגיע לערך המירבי.
• ​זרם התחלתית נמוך: פרט לרגע הפתיחה הראשוני, אין סילוף זרם משמעותי.
• ​דרישות הגנה: נדרשת הגנה מתמדת ואמינה נגד עומסים ותקלות קצרות-הופעה. עמידות גבוהה להשפעות היא לא קריטית, אך הדגש הוא על אמינות בהגנה קונבנציונלית.

​2.3 מאפייניquipment שמתנגן לעיתים קרובות​

• ​סילופי זרם מחזוריים: הציוד עובר התנقات ותהליך עצירה תכופים, מכתיב לו חשיפה לסילופי זרם גבוהים מחזוריים.
• ​מחזוריה מתחום טמפרטורה: המתחום הטמפרטורה הפנימי של המפח משתנה תכופות, מוביל לחולשה בחומרים.
• ​דרישות הגנה: המפח חייב להיות בעל עמידות גבוהה מאוד לחולשות טמפרטורה ועמידות מחזורית כדי להבטיח שהביצועים לא ירדו לאחר מספר רב של סילופי זרם.

​3. אסטרטגיות בחירה מבדילות​
על בסיס ניתוח זה, נוסחה אסטרטגיית בחירה בשלושה רמות:

​3.1 פתרון הגנה על מנוע​

• ​סוג שנבחר: מפחים מסוג aM (הגנה על מנועים) (נקרא לפעמים "ליבה של מפח אמוניה נוזלית", אך נפוץ יותר בשם aM ברוב התקנים). סוג זה מיועד במיוחד למאפייני התחלה של מנועים.
• ​דרישות מאפיינים: גרף הזמן-זרם שלו צריך להתאים באופן הדוק לגרף הזרם-זמן של התחלה של המנוע, תוך מניעה מהפעלה במהלך הזרם ההתחלתי.
• ​פרמטרים מרכזיים: הזרם המירבי חייב להיות גדול או שווה לזרם המירבי של המנוע, תוך שמירה על הגנה מדוייקת נגד עומסים בין 0.8–1.2 פעמים הזרם המירבי תוך עמידה בסילופי התחלה.
• ​יתרונות: עמידות טובה מאוד בסילופי התחלה, מניעת יציאות מפעילה לא נכונות, והגנה אמינה נגד עומסים ותקלות קצרות-הופעה.

​3.2 פתרון הגנה על מערכת תאורה​

• ​סוג שנבחר: מפחים מסוג gG/gL (כלליים לכל הטווח). אלו הם סוגי המפחים הנפוצים ביותר, המתאימים להגנה על רוב מעגלי התפוצה.
• ​דרישות מאפיינים: יכולת הטענה צריכה להתאים באופן הדוק לזרם המירבי של המערכת, תוך מתן מאפיינים יציבים של דיליי זמן ופריצה מהירה.
• ​פרמטרים מרכזיים: התמקדות בקיבולת הפריצה המירבית (חייבת לעבור את הזרם הקצר-הופעה הצפוי בנקודת ההתקנה) ומאפיינים סטנדרטיים של זמן-זרם.
• ​יתרונות: כלכלי, אמין ומספק הגנה מקיפה נגד עומסים ותקלות קצרות-הופעה עבור טענות תאורה יציבות.

​3.3 פתרון הגנה על ציוד שמתנגן לעיתים קרובות​

• ​סוג שנבחר: מפחים עמידים להשפעות (עשויים להתאים למותגים או סוגים מיוחדים מסוימים, כמו מפחי הגנה על מוליכים למחצה, בעלי עמידות מחזורית גבוהה).
• ​דרישות מאפיינים: עמידות גבוהה לחולשות טמפרטורה ועמידות מחזורית גבוהה כדי לשאת בשינויים טמפרטורה תכופים ללא הזדקנות.
• ​פרמטרים מרכזיים: דגש על מאפיינים של פריצה מיידית (בהבטחת הפרעת זרם תקלה מהירה) ועמידות (מדד מחזור חיים).
• ​יתרונות: יציבות ביצועים לאורך זמן תחת סילופי זרם תכופים, מספק הגנה מתמדת ואפקטיבית תוך מניעה של תקלה מוקדמת עקב חולשה בחומרים.

​4. דרישות פרמטרים טכנולוגיים מרכזיים​
לא משנה איזה אסטרטגיית בחירה, על הפרמטרים הבאים להיות מוסמכים בקפידה:

• ​קיבולת הפריצה המירבית (Icn)​: חייבת לעבור את הזרם הקצר-הופעה המירבי הצפוי בנקודת ההתקנה כדי להבטיח הפרעת זרם תקלה בטוחה.
• ​גרף זמן-זרם (I-t curve)​: חייב להתאים למאפייני הטענה (לדוגמה, גרף התחלה של מנוע) ולהשיג הגנה בחירה עם מכשירים עליונים (לדוגמה, מפסקים) ותחתונים כדי למנוע יציאות מפעילה בלתי נחוצות.
• ​זרם מירבי (In)​: נקבע בהתאם לזרם המירבי של הטענה וגורמים שימושיים (לדוגמה, גורמים בחירה בהגנה על מנועים), ולא פשוט שווה לזרם הטענה.
• ​ערך I²t (אינטגרל ג'ול)​: מייצג את האנרגיה הנדרשת להציתת המפח, קריטי להסכמה עם מכשירים מוליכים למחצה והשגת הגנה בחירה.

​5. נקודות מפתח ליישום​

• ​ניתוח מערכת: ביצוע ניתוח מפורט של כל ענף במערכת החשמלית, רישום נתונים מרכזיים כגון סוג הטענה, זרם מירבי, זרם התחלתית, זמן התחלה וזרם קצר-הופעה צפוי.
• ​הסכמה בחירה: שימוש בגרפים של זמן-זרם של מפחים כדי להבטיח הסכמה בחירה עם מכשירי הגנה עליונים ותחתונים (לדוגמה, מפסקים, מגעים), כדי לנתק רק את נקודת התקלה בעת אירועים כדי להקטין את זמן העצירה.
• ​בדיקות אימות: ככל האפשר, אימות ביצועי המפח בתנאי פעולה ממשיים או משוערים, במיוחד במהלך תהליך התחלה של מנועים.
• ​: הקמת תיעוד מקיף של תצורות מפחים ורשומות תחזוקה, כולל מודל, דירוגים, מיקום התקנה, תאריכי החלפה וכדומה, כדי לסייע בתחזוקה וברישום תקלות.

​6. סיכום​
באמצעות יישום אסטרטגיית בחירה מבדילה בשלושה רמות על בסיס מאפייני הטענה, ניתן לספק פתרונות הגנה מותאמים למגוון רחב של ציוד חשמלי, כגון מנועים, מערכות תאורה וציוד שמתנגן לעיתים קרובות. אסטרטגיה זו מונעת בצורה אפקטיבית פעולות לא נכונות הנגרמות על ידי מאפייני טענות נורמליות (לדוגמה, התחלה של מנוע) תוך שמירה על פעולה מתונה ואמינה בעת עומסים או תקלות קצרות-הופעה. בכך, היא מגבירה באופן משמעותי את הבטיחות, היציבות והאמינות של המערכת החשמלית כולה, תוך שמירה על המשך תפעול ובטיחות הציוד.