Электрические автоматические выключатели
Что такое электрические автоматические выключатели?
Это первая в серии статей, призванная дополнить ваши знания сверх неотложных требований NEC. Серия будет охватывать типы выключателей, которые можно найти в различных типах объектов сегодня. Начальная статья закладывает основу (обзор для многих) и продвигается к внедрению формованных корпусов, изолированных корпусов и типов выводов с последовательностью, заканчивающейся самыми передовыми из всех микропроцессорных защитных устройств. Для ампер-секундных характеристик автоматических выключателей применяется устройство прогрузки автоматов УПА-6.В этой первой части серии рассматриваются следующие темы:
- Определены автоматические выключатели
- Автоматические выключатели в качестве переключателей
- Текущие уровни, которые должны быть разбиты
- Чрезмерные Потоки
- Ток и температура
- Автоматические выключатели как высокотемпературные концевые выключатели
- Амперности электрических проводников
- Короткие замыкания
- Шорты на землю
- Ошибки срабатывания
- Болтовые неисправности
- Безопасность во-первых, всегда первая
- Требования NEC для автоматических выключателей
Первоначально эти электрические гиганты, Эдисон и Тесла; имели только проводные предохранители для защиты себя и своего оборудования от сверхтоков. Вглядываясь в ту туман, которая является будущим, возможно, мы увидим, что эти устройства становятся все более интеллектуальными, а общие защитные устройства цепи выполняют дополнительную задачу в качестве системных мониторов.
Определены автоматические выключатели
Институт стандартов (ANSI) определяет выключатель как «Механическое коммутационное устройство, способное создавать, переносить и прерывать токи в нормальных условиях. Также способна производить и переносить в течение заданного времени и токов срабатывания в определенных условиях аномальной цепи, например, в случае короткого замыкания ». NEC определяет автоматический выключатель как« устройство, предназначенное для открытия и закрытия схемы неавтоматическими средствами , и автоматически открыть схему на заданном максимальном токе без ущерба для себя при правильном применении в его рейтинге ». Хотя определения ANSI и NEC описывают одно и то же семейство устройств, они имеют некоторые отличия; то же самое верно и с самими автоматическими выключателями. В общем, они одинаковы; однако существует ряд существенных различий между многими типами электрических выключателей, установленных сегодня в различных типах установок.Автоматические выключатели в качестве переключателей
Оба определения ANSI и NEC подтверждают возможность законного использования выключателей в качестве переключателей. Переключатели (устройства, которые проходят, но не потребляют электрическую энергию) считаются управляющими устройствами; таким образом, можно также сказать, что выключатель является устройством управления или контроллером. Автоматический выключатель может контролировать и защищать электрическую цепь и людей, эксплуатирующих оборудование для использования. Электрическое реле является примером рабочего управления; он открывает и закрывает контур. Автоматические выключатели не предназначены для замены рабочих органов управления, таких как реле, контакторы или пускатели двигателей.Существует, как вы, возможно, интуитивно ожидаемое, исключение. Некоторые автоматические выключатели изготавливаются для использования в конкретном типе применения. Когда автоматический выключатель спроектирован так же, как и обычный выключатель для управления 120 или 277вольтными люминесцентными светильниками, они обозначены SWD для переключения. Это не означает, что выключатель дежурного выключателя можно использовать для ручного управления сигналом светофора, где он будет включаться и выключаться 1000 или более раз в день. Суть заключается в том, что список выключателей (SWD) не означает, что автоматический выключатель может использоваться как высокочастотный циклический рабочий контроль, например реле, срок службы которого рассчитан на десятки, если не сотни тысяч рабочих циклов.
В то время как автоматические выключатели могут быть законно и безопасно использованы в качестве переключателей, частота и продолжительность такого использования ограничены. Рутинные автоматические выключатели ручного управления для операций технического обслуживания и ремонта. С предыдущим улучшением нашего понимания, мы можем сказать, что автоматические выключатели могут быть законно использованы в качестве переключателей; как правило, они не предназначены для длительного повторного ручного разрушения и управления типом оборудования для утилизации электроэнергии.
Текущие уровни, которые должны быть разбиты
Для общего рассмотрения и наших непосредственных целей количество токовых выключателей необходимо открыть, можно разделить на следующие три широкие амплитудно-амплитудные группы.Первая и самая низкая - это номинальная нагрузка или меньше. Например: термомагнитный выключатель с низким напряжением на 60 ампер должен иметь возможность открывать или закрываться со скоростью 48 ампер (80% от его номинала) или меньше.
Затем в текущем количестве этот же выключатель должен иметь возможность открывать токи уровня перегрузки. Перегрузки для наших целей могут быть поняты с учетом требований NEC для защиты от перегрузки для двигателей. Тепловые перегрузки обычно имеют размер около 115% от номинальных токов полной мощности двигателя. Двигатель с сервисным коэффициентом один, имеющий номинальную нагрузку 10 А, будет перегружен при вытягивании 11,5 ампер или более. Токи перегрузки для наших ближайших целей могут считаться процентами, превышающими номинальный ток нормальной нагрузки.
Третья и самая высокая группировка уровня тока - это токи короткого замыкания. Токи короткого замыкания (ошибки) можно рассматривать как пятнадцать (15) или более раз номинальных токов нагрузки.
При суммировании выключатели могут быть вызваны для открытия или закрытия схемы в диапазоне от отсутствия тока до целых пятнадцати (15) раз или более номинального тока. Для выключателя на 100 ампер, который может составлять 1500 ампер или более.
Как будет описано ниже, это высокое значение тока короткого замыкания сегодня обычно прерывается выключателями. Это не следует рассматривать как подразумевающее, что автоматические выключатели могут открывать неограниченное количество тока. Как будет рассмотрено позже, они не могут.
Чрезмерные Потоки
Национальный электрический код (NEC) определяет превышение тока как «любой ток, превышающий номинальный ток оборудования или мощность проводника».Условия перегрузки по току (или избыточного тока) вызваны дефектной изоляцией проводника, дефектным оборудованием или чрезмерной нагрузкой на нагрузку на оборудование для утилизации и его электрическую цепь. Предохранители и автоматические выключатели обеспечивают уровень безопасности от сверхтоков в электрических цепях. Поэтому мы регулярно говорим, что предохранители и автоматические выключатели являются устройствами защиты от перегрузки по току (OCPD). То есть, они защищают компоненты схемы от слишком большого тока.
Ток и температура
Движение электронов (электричество) в проводнике приводит к повышению температуры материала проводника и его внешнего слоя электрической изоляции. Чрезмерное повышение температуры (вызванное чрезмерным количеством столкновений электронов с атомами основного материала) может привести к плавлению материала проводов (предполагается, что он является медью NEC). Если это позволено подняться так высоко, как +1980 градусов F. Для точки отсчета, то NEC ограничивает рабочую температуру XHHW типа изоляции проводника не более чем 194 градусов по Фаренгейту Таким образом, можно понять, что задолго до того, медного провода будет начнет расплавляться, изоляционный материал проводов расплавится и, возможно, даже сожжётся.Поэтому нашим первоочередным приоритетом является температура электроизоляционных материалов проводника. Различные типы изоляционных материалов имеют разные максимальные расчетные рабочие температуры.
Автоматические выключатели как высокотемпературные концевые выключатели
Электрическая энергия транспортируется по всей электрической цепи по проводящей дорожке, обеспечиваемой электрически изолированными проводами. Материал, который выполняет функцию изоляции в цепи, имеет предельный температурный предел, значительно превышающий предел медной проволоки. Автоматические выключатели обычно имеют размеры, чтобы ограничить повреждение тепловой энергии электроизоляционным материалом, а не медной проволокой. В этом случае мы можем сказать, что автоматический выключатель ограничивает температуру изоляционных материалов с защитой провода.Амперности электрических проводников
Хорошо известно, насколько горячим может быть электрически изолированный провод до того, как его изоляция расплавится, пострадает или будет уменьшаться электрическая диэлектрическая прочность (способность выполнять как электрический изолятор). Были протестированы различные типы материалов, используемых в качестве электроизоляции, и результаты, перечисленные в таблицах с ампутацией в NEC в статье 310.16.Как долго электроизоляционный материал установленного проводника прослужит без перегрузки, это еще один вопрос. Ведутся исследования по определению срока службы установленного изолированного проводника. Без сомнения, когда это будет завершено, это будет указывать на многие факторы, которые оказывают негативное влияние на срок службы изолированного проводника. На данный момент мы можем с уверенностью сказать, что скачки напряжения, вибрация, факторы окружающей среды, такие как температура, пыль, как электрически, так и теплопроводящие и непроводящие типы, ультрафиолетовый свет, агрессивные пары и жидкости, а также относительная влажность будут доказаны в какой-то степени жизнь современных электроизоляционных материалов из пластика.
Я подозреваю, что многие из этих же факторов также оказывают негативное влияние на автоматические выключатели. Я не знаю ни одного исследования, определяющего срок службы выключателей. Я также не знаю о каких-либо исследованиях, направленных на определение срока службы выключателей. Учитывая важность безопасности, предоставляемой людям и имуществу, которые предоставляют выключатели, несколько озадачительно, почему такие исследования еще не предприняты.
В течение многих лет в качестве электрических изоляторов использовались различные типы материалов. Сегодня проводники изготавливаются с использованием материала для наружной оболочки и для заполнения пробелов (индексов) между круглыми круглыми проводниками. Эти материалы могут считаться или не считаться электрическими изоляторами. Некоторые кабели среднего и высокого напряжения изготавливаются с использованием материалов, которые считаются проводящими или полупроводящими. Некоторые низковольтные измерительные приборы, контрольные и сигнальные кабели используются с слоем проводящего материала, который действует как экран для слива статических электрических зарядов.
