Тұрақты токтың қосылуын қалай DC қалыпталған корпуслы өшіргіш өңдейді?

Тұрақты ток жүйелері айнымалы ток қолданыстарынан негізінен ерекшеленетін, әсіресе тізбекті қорғау саласындағы өзіндік қиындықтарға әкеледі. Фотоэлектрлік орнатулар, аккумуляторлық сақтау жүйелері, электр көлігін зарядтау инфрақұрылымы мен өнеркәсіптік тұрақты ток қуаты желілерін жобалаған кезде инженерлерге тұрақты ток жүктемелерінде Тұрақты ток үшін формаланған корпусы бар автоматты қосқыш қалай жұмыс істейтінін түсіну өте маңызды. Айнымалы ток жүйелерінде ток цикл бойынша екі рет табиғи түрде нөлдік мәнге дейін төмендейді, ал тұрақты ток жүктемелері үздіксіз бір бағыттағы ағыс ұстайды, бұл доғаны өшіру қиындығын туғызады және тұрақты ток сипаттамаларына арналған арнайы өшіргіштер мен тоқтату механизмдерін қажет етеді.

Тұрақты токтың (DC) қалыпталған корпуслы қорғау құрылғысының жұмыс істеу механизмі күрделі доға басу технологиясын, магниттік өшіру жүйелерін және тұрақты токты өшіру физикасына сәйкес оптималды жасалған контакттарды қамтиды. Күн энергиясынан алынатын электр энергиясынан бастап деректер орталығының резервтік жүйелеріне дейінгі тұрақты токтың жүктемелерін қорғаған кезде бұл қорғау құрылғылары табиғи ток нөлдік өтулерінің болмауын жеңіп, индуктивті тұрақты токтық тізбектерге тән жинақталған энергияны басқаруға тиісті. Бұл техникалық талдау қазіргі заманғы электр энергиясы жүйелерінде 250 В-тан 1500 В-қа дейінгі кернеу деңгейлерінде тұрақты токтың жүктемелерін анықтау, өшіру тізбегін іске қосу, тұрақты токтың доғасын өшіру және қауіпсіз изоляциялау әдістерін қатал талдайды.

Тұрақты токты өшірудің негізгі принциптері

Тұрақты токтың доғасын өшіру қиындығы: айнымалы ток (AC) жүйелерімен салыстырғанда

Тұрақты токты жүктемені өшіруде негізгі қиындық — тұрақты токтың үздіксіз ағуынан туындайды. Айнымалы ток жүйелерінде ток амплитудасы қайталану жиілігіне байланысты секундына 100 немесе 120 рет нөлдік мәнге жетеді, бұл доғаны өшіру үшін табиғи мүмкіндіктер береді. Тұрақты ток үшін арналған қалыпталған корпуслы қорғау құрылғысы (MCCB) токтың үздіксіз ағуымен кездеседі, яғни оның табиғи нөлдік өтістері болмайды; сондықтан контакттар ажыраған кезде пайда болатын доға иондануды сақтау үшін қажетті минималды шектен төмен доға энергиясын жасанды түрде құруға мәжбүр етеді.

Тұрақты ток (DC) тізбектерінде, әсіресе электр қозғалтқыштар, соленоидтар және ұзын кабельдік желілер сияқты индуктивті компоненттері бар тізбектерде жинақталған энергия тоқтау процесін әлдеқайда күрделендіреді. Тұрақты токтың қалыпты жағдайдағы қорғау құрылғысы (MCCB) жүктеме кезінде ашылған кезде индуктивтілік ток өзгерісіне V = L(di/dt) қатынасы бойынша қарсылық көрсетеді, нәтижесінде жүйе кернеуінен бірнеше есе артық болатын жоғары кернеулі импульстер пайда болады. Бұл импульстер доғаны ұстап тұруға қосымша энергия береді және координатталған доға басу механизмдері мен энергияны жұту стратегиялары арқылы дұрыс басқарылмаса, контактылардың әрленуіне, изоляцияның зақымдануына немесе қорғау құрылғысының зақымдануына әкелуі мүмкін.

Контакттардың ажыратылу жылдамдығы мен аралық қашықтығы талаптары

Тұрақты токтың қалыпталған корпуслы қорғау құрылғысы доғаның тұрақтылығына қарсы қорғаудың бірінші сызығы ретінде жылдам контакттардың ажырауын қолданады. Жинақталған энергия механизмі, әдетте жабылу операциясы кезінде зарядталатын серіппелі жүйе, сапалы қорғау құрылғыларында 1 секундта 5 метрден астам жылдамдықпен контакттарды ажырату үшін жеткілікті күшпен босайды. Бұл жылдам ажырау доға ұзындығын тез ұзартып, оның кедергісі мен кернеу төмендеуін арттырады, нәтижесінде иондануды қолдауға қажетті энергия мөлшері азая бастайды. Механикалық конструкция контакттардың тозуы мен орта әсерінің әртүрлілігіне қарамастан, қызмет көрсету мерзімі бойынша тұрақты ажырау жылдамдығын қамтамасыз етуі тиіс.

Тұрақты токтың (DC) пластмассалық корпусы бар қосқыштардағы соңғы контакт аралығының қашықтығы айнымалы токтың (AC) қосқыштарына қойылатын талаптардан асып кетуі керек, себебі тұрақты токта диэлектрлік кернеу жоғары болады және кернеудің периодтық нөлдік өтулері болмайды. 1000 В тұрақты ток жүйелері үшін контакт аралығы әдетте 12 мм-ден 18 мм-ге дейін болады, ал сол деңгейдегі айнымалы ток кернеуі үшін ол 8 мм-ден 12 мм-ге дейін ғана. Бұл кеңейтілген аралық тұрақты ток кернеуінің тұрақты мәні мен өшіру кезінде пайда болатын индуктивті көрсеткіштік шыңдардың екеуін де шыдай алатын жеткілікті диэлектрлік беріктікті қамтамасыз етеді. Аралық қашықтығы сенімді изоляцияны қамтамасыз ету үшін қорғалатын тұрақты ток жүктемесінің биіктікке байланысты төмендеуін, ластану деңгейін және кернеу класын ескеруі тиіс.

Өшіруді жақсарту үшін тізбектей орналасқан контакт конфигурациясы

Көптеген жетілдірілген тұрақты токтың (DC) қалыпталған корпуслық автоматтық қосқыштары айнымалы кернеуді бірнеше үзілу нүктесіне бөлу үшін әрбір полюсте тізбектей қосылған контактілер жиынтығын қолданады. Бұл конфигурация әрбір контактілер жиынтығына жалпы доғаның белгілі бір бөлігін өшіруге мүмкіндік береді, яғни тоқтау процесін бірнеше аралыққа бөледі. Жоғары кернеулі тұрақты токтың (DC) қолданылуына, мысалы, 1500 В фотожарықтық жүйелеріне арналғанда, бір Тұрақты ток үшін формаланған корпусы бар автоматты қосқыш әрбір полюсте екі немесе үш контактілер жиынтығын тізбектей қосуы мүмкін, олардың әрқайсысы доға кернеуінің қабілетін 500 В-тан 750 В-қа дейін қамтамасыз етеді.

Тұрақты токтың (DC) пластмасса корпусы бар қосқышындағы тізбектегі контакт орналасуы арқылы артықшылық қамтамасыз етіледі және сенімділік жақсартылады, себебі доға бір уақытта бірнеше саңылаудан өтуі керек. Тізбектегі контакттар арасындағы аралық доғаның қосылуын болдырмау үшін оптималды түрде таңдалуы керек, сонымен қатар құрылғының жалпы компактты өлшемдері сақталуы тиіс. Қазіргі заманғы конструкцияларда доға плазмасының бір саңылаудан келесі саңылауға әсер етуін болдырмау үшін контакт жиынтықтары арасында кедергілер орнатылады, нәтижесінде әрбір өшіру нүктесінде тәуелсіз доға өшіру қамтамасыз етіледі. Бұл топология жоғары қуатты тұрақты токтың жүктемелері үшін өшіру қабілетін мәліметтік түрде арттырмай-ақ маңызды түрде жақсартады.

Тұрақты ток қосқышындағы доға өшіру механизмдері

Доғаны ауытқыту үшін магниттік «соғу» жүйелері

Магниттік өшіру орамы — тұрақты токтың қалыпталған корпуслық қосқышында доғаны өшіруді басқарудың маңызды компоненті болып табылады. Бұл орам контакт аймағының жанында орналасқан, авариялық токты өткізеді және доға плазмасына перпендикуляр бағытта магниттік өріс туғызады. Лоренц күші принципі бойынша ток өтетін доға плазмасы контактардан алыстауға және арнайы жобаланған доға шамаларына ығысуға бағытталған күшке ұшырайды. Магниттік күш авариялық ток шамасымен пропорционал өседі, сондықтан ауыр тұрақты токтың жүктемелік ақауларын өшірген кезде өшіру қабілеті ең көп қажет болғанда дәл сол уақытта доғаның ығысуы күшейеді.

Тұрақты токтың (DC) қалыпталған корпуслы қосқышындағы магниттік айдап шығару жүйесінің геометриясы мен орналасуы тұрақты токтың бір бағытты сипатын ескеруі тиіс. Полярлығы ауыспалы айнымалы ток (AC) қосқыштарынан айырмашылығы, тұрақты ток қолданысында доға арқылы айдап шығарудың сенімділігін қамтамасыз ету үшін магниттік өрістің бағыты тұрақты болуы керек — бұл анод немесе катод ретінде қызмет ететін контакт қайсысы болса да, доғаның доға қабырғаларына қарай қозғалуын қамтамасыз етеді. Жетілдірілген конструкциялар тұрақты ток деңгейі төмен болған кезде де негізгі магниттік ағынды қамтамасыз ететін тұрақты магниттерді электромагниттік орамдармен бірге қолданады; бұл доғаның иілуі контакттардың ажырауы сәтінен бастап дереу басталады, ал доғаны айдап шығару орамын қоректендіруге жеткілікті авариялық токтың пайда болуын күтпейді.

Доға қабырғаларының конструкциясы және деиондау пластинкалары

Магниттік күш доғаны негізгі контакттардан алыстағаннан кейін тұрақты токтың (DC) қалыпталған корпуслық қосқышы доғаның өшуін аяқтау үшін ферромагнитті деиондау пластинкаларынан тұратын доға шамаларына сүйенеді. Бұл тығыз орналасқан болат пластинкалар, әдетте 1 мм–3 мм аралықпен бөлінген, тұрақты токтың жүктемелерін басқаруда бірнеше қызмет атқарады. Біріншіден, олар жеке ұзын доғаны бірнеше қысқа тізбекті доғаларға бөледі; әрбір доға өзінің катоды мен анодының кернеу төмендеуіне ие болады, олардың қосындысы шамамен әрбір бөлік үшін 20 В–40 В құрайды. 1000 В тұрақты ток жүйесі үшін бұл 25–50 жеке доға бөлігін құруға мүмкіндік береді, нәтижесінде жалпы доға кернеуі әлдеқайда артады.

Тұрақты токтың қалыпталған корпуслы қорғау өшіргішіндегі арка шамының пластиналарындағы ферромагниттік материал магниттік өрістің концентрациялануын күшейтеді, бұл арканың шамының құрылымына қозғалысын одан әрі жылдамдатады. Арка сегменттері тізбектелген пластиналар арасында пайда болған кезде, әрбір сегмент металдық пластинамен жылу өткізгіштігі арқылы, қоршаған беттерге сәулелену арқылы және ыстық газдардың шамының құрылымы арқылы көтерілуі арқылы салқындайды. Барлық сегменттер бойынша қалыптасқан жинақталған арка кернеуі соңында қорғалатын тұрақты токтың жүйелік кернеуінен асады, бұл токты нөлге дейін төмендетеді және арканы өшіруді қамтамасыз етеді. Пластиналар саны, олардың арақашықтығы мен материалдық сипаттамалары қорғалатын тұрақты токтың белгіленген кернеуі мен тогына сәйкес дәл есептелуі тиіс.

Арка кернеуінің пайда болуы және токтың нөлге дейін төмендеуі

Тұрақты токтағы (DC) пластмасса корпусы бар қосқыштағы жану процесі негізінен ашық тізбектегі кернеудің көз кернеуінен жоғары болуына негізделген, яғни тізбекте токтың әрі қарай өтуі мүмкін емес жағдай туындайды. Дейиондау пластиналары арасындағы доғаның әрбір бөлігі кернеу төмендеуіне әкеледі, ол катодтық төмендеу (шамамен 10 В – 15 В), анодтық төмендеу (шамамен 10 В – 15 В) және оң бағана кернеу градиентін (ток шамасына байланысты шамамен 5 В – 20 В/мм) құрайды. Доға ұзындығы артқан сайын және бөлінген сайын барлық доға бөліктерін сақтау үшін қажетті жалпы кернеу соңында жеткілікті жүйелік кернеуден асады.

Тұрақты токтың индуктивті жүктемелерін қорғайтын тұрақты токтың қалыпталған корпуслы қосқышында арка кернеуі көз кернеуінен асып кеткен кезде, V_көз = L(di/dt) + V_арка қатынасы токтың азаюы керек екендігін көрсетеді. Токтың азаю жылдамдығы тізбектің индуктивтілігіне тәуелді: индуктивтілік неғұрлым жоғары болса, токтың төмендеуі соғұрлым баяу болады, бірақ осы кезде кернеу импульстері де жоғары болады. Сапалы тұрақты токтың қалыпталған корпуслы қосқыштарында арка кернеуінің импульстерін қауіпсіз деңгейге дейін шектеу үшін контакттарға параллель қосылған, әдетте метал оксидті варисторлардан тұратын импульс сіңіру компоненттері бар; бұл арканы өшіру процесінің жалғасуына мүмкіндік береді. Қосқыш ашық аралықта диэлектрлік беріктіктің жеткілікті деңгейін сақтауы керек, ол импульстер изоляциялық жүйеге кернеу түсірген кезде де сақталуы тиіс.

Тұрақты ток қолданысы үшін жылулық және магниттік қосқыш механизмдері

Екі металлды жылулық асықпай қорғау

Тұрақты токтағы (DC) қалыпталған корпуслы қорғау құрылғысындағы жылулық қорғау механизмі жүктеме тогы арқылы қызғанда иілетінетін екі қабатты металл жолағын пайдаланады. Бұл жолақ әртүрлі жылулық кеңею коэффициенттері бар екі біріктірілген металдан тұрады, сондықтан температура көтерілгенде болжанатын иілу пайда болады. Тұрақты ток жүктемелері үшін ток үздіксіз өтетіндіктен, жылулық реакция кері уақыттық сипаттамаларды қамтамасыз етеді: орташа асыра жүктелулердің қосылуы минуттарға созылады, ал ауыр асыра жүктелулер тезірек қосылады. Екі қабатты элементтің калибрлеуі тұрақты токтың жылулық әсерін ескере отырып жүргізілуі керек, өйткені бұл әсер айнымалы токқа қарағанда RMS/шыңдық ток қатынастары мен теріс қабаттық әсердің болмауы салдарынан өзгеше.

Қоршаған ортаның температурасын компенсациялау — сыртқы фотожарықтық орнатулар немесе температураның кең ауқымында өзгеретін өнеркәсіптік орталарда қолданылатын тұрақты токтың (DC) қалыптастырылған корпуслық қосқыштарын жобалауда маңызды фактор болып табылады. Негізгі сезімтал элементтің қоршаған ортаның температурасына реакциясын қарсы әсер ететін компенсациялаушы екі металлдық элемент қосқыштың сипаттамаларын тұрақты ұстайды: тұрақты токтың жүктемесі жаздың ыстығында немесе қыстың суығында жұмыс істесе де. Дұрыс компенсацияланбаған жағдайда қосқыш қоршаған ортаның жоғары температурасында жиі қате іске қосылуы мүмкін немесе суық жағдайларда жеткілікті қорғау көрсетпеуі мүмкін; бұл екеуі де деректер орталығының электр қоректендіруі немесе телеқондырғылардың резервті қоректендіруі сияқты маңызды тұрақты токтық жүйелер үшін проблемалық болып табылады.

Электромагниттік лездік қосқыш функциясы

Тұрақты ток жүктемелерінің қысқа тұйықталуынан қорғау үшін тұрақты ток үшін арналған қалыпталған корпуслы өшіргіште соленоид орамы мен серіппелі бекітілген арматурадан тұратын электромагниттік триггер құрылғысы орналасқан. Авариялық ток номиналды токтан, әдетте 5–15 есе асып кеткенде, орамның туғызған магниттік күші серіппенің бекіту күшін жеңіп, арматураны өшіргіштің іспетті механизмін іске қосатын қозғалысқа ұшыратады. Бұл реакция миллисекундтар ішінде жүзеге асады және кабельдерді, шиналарды және жабдықтарды қысқа тұйықталудан зақымданудан қорғау үшін қажетті жылдам апатты жоюға қол жеткізеді. Магниттік тізбектің конструкциясы тұрақты токтың туғызатын тұрақты магниттік өрісті ескеруі тиіс, бұл айнымалы ток қолданысындағы айнымалы магниттік ағыстан ерекшеленеді.

Тұрақты токтың (DC) қалыпты жағдайдағы корпусы бар қосқыштағы электромагниттік ажырату үшін тартылу тогының орнатылуы тұрақты токтың жүктеме сипаттамалары мен жоғарғы деңгейдегі қорғаныс құрылғыларымен мұқият келісілуі тиіс. Мысалы, күн энергиясын пайдаланатын инверторлар апаттық токты шамамен өз номиналды шығыс тогының 1,2–1,5 есесіне дейін шектейді, сондықтан қосқыштың лездік ажырату порогын тиісті төмен деңгейге орнату немесе басқа тез әсер ететін қорғаныс құралдарын қолдану қажет. Керісінше, аккумуляторлық жүйелер ішкі кедергі мен кабельдің толық кедергісімен негізінен шектелген өте жоғары қысқа тұйықталу токтарын беруге қабілетті, сондықтан тұрақты токтың (DC) қалыпты жағдайдағы корпусы бар қосқышының жеткілікті өшіру қабілеті болуы тиіс; бұл қабілет жүйенің конструкциясына байланысты әдетте 10 кА, 25 кА, 50 кА немесе одан да жоғары мәндерде көрсетіледі.

Жетілдірілген тұрақты ток (DC) қорғанысы үшін электрондық ажырату құрылғылары

Жоғары деңгейлі тұрақты токтың (DC) қалыпталған корпуслық өшіргіштері барынша кеңінен микропроцессорлық электрондық қосқыштарды қолданады, олар тұрақты токтың жүктеме сипаттамасына сай дәл қорғау қамтамасыз етеді. Бұл құрылғылар токты Холл эффектісінің датчиктері немесе Роговский орамдары арқылы өлшейді, толқын пішінін цифрлық түрде талдайды және жерге қысқа тұйықталу, доғалық ақаулықты анықтау және бақылау жүйелеріне интеграциялану үшін байланыс қабілеттерін қамтитын күрделі қорғау алгоритмдерін іске асырады. Электрондық қосқыштар уақыт-ток сипаттамаларын реттеуге мүмкіндік береді, сондықтан бір ғана өшіргіш моделі аккумуляторларды зарядтау жүйелерінен бастап электрқозғалтқыштардың жетек жүйелеріне дейін әртүрлі тұрақты токтық қолданбаларды қорғауға қолданылады.

Тұрақты токтағы (DC) қалыпталған корпуслық өшіргіштердегі электрондық қосу құрылғыларының қоректену көзі әдетте ток трансформаторлары арқылы немесе кернеуді реттеумен тікелей сенсорлау арқылы жүктеме тогынан өзі алынады. Бұл өзіндік қоректену әдісі қорғау функциясының ток өткен кезде әрқашан жұмыс істеуін қамтамасыз етеді, сонымен қатар қосымша қоректену көздерін қажет етпейді. Қосу құрылғысының ең төменгі жұмыс істеу порогына жақын өте төмен ток шарттарында кейбір конструкциялар бастапқы іске қосу немесе жеңіл жүктеме шарттары кезінде қорғауды сақтау үшін суперконденсаторлар немесе аккумуляторларды қолданады. Электрондық қосу құрылғысы диагностикалық ақпаратты да беруге қабілетті: ол өшіру оқиғаларын, ток құбылыстарын және тұрақты ток жүйесінің техникалық қызмет көрсетуі мен оптимизациясы үшін пайдалы болатын басқа да жұмыс параметрлерін жазып алады.

Тұрақты ток жүктемесін қорғауға арналған қолданысқа нақтылықтар

Фотоэлектрлік жүйелерді қорғау талаптары

Күн энергиясынан жұмыс істейтін фотогальваникалық жүйелер — бұл қазіргі заманғы өнеркәсіптік масштабдағы жүйелер үшін 1500 В-қа дейінгі жоғары кернеу, ФЖ (фотогальваникалық) массивтерден қолжетімді шектеулі апаттық ток және ортаға әсер ететін кедергілерге ұзақ уақыт бойы ұшырау сияқты факторлардың қосылуына байланысты тұрақты ток (DC) үшін қалыпталған корпуслы қорғау құрылғысын (МССБ) қолданудың ең қатаң талаптарын қойатын қолданыстардың бірі. ФЖ қолданыстары үшін дұрыс таңдалған тұрақты ток үшін қалыпталған корпуслы қорғау құрылғысы (МССБ) максималды жүйелік кернеуге есептелген болуы, IEC 60947-2 Қосымша B немесе UL 489 Қосымша SB сияқты қатысты стандарттарға сәйкес сертификатталған болуы және массивтің қысқа тұйықталуы мен инвертордың кері қосылуы сценарийлері үшін жеткілікті өшіру қабілетіне ие болуы тиіс.

Фотоэлектрлік массивтердің тұрақты ток жүктемесінің сипаттамалары аккумуляторлар мен электр қозғалтқыштарының жүктемелерінен өте айтарлықтай ерекшеленеді, себебі массивтен туындайтын апаттық ток өзінше шектеулі болып келеді және ол қысқа тұйықталу тогының номиналының шамамен 1,25–1,5 есесін құрайды. Бұл фотоэлектрлік массивтің тізбектерін қорғайтын тұрақты токтың қалыпты корпуслық қосқышының (MCCB) лезде әсер ететін жағдайлардағы қосу параметрлерін реттеуге немесе жоғары деңгейдегі қорғаныспен ықпалдасуға қажеттілігін білдіреді; бұл көбінесе бұлттың шетінің әсері немесе инвертордың іске қосылуы сияқты қалыпты көшу процестері кезінде қателікпен сөндіруді болдырмау үшін қажет. Керісінше, желілік торапта апат орын алған кезде инвертордан келетін кері бағыттағы ток фотоэлектрлік массивтің тізбектеріне маңызды апаттық токты енгізуі мүмкін, сондықтан қосқыш екі бағыттағы токты өткізе алуы және жеткілікті кері бағыттағы токты өшіру қабілетіне ие болуы қажет.

Аккумуляторлық энергия сақтау жүйесін қорғау

Батареялық жүйелер тұрақты токтың (DC) көлемдік қосқышы үшін өзіндік қиындықтар туғызады, себебі олардың көз кедергісі өте төмен болады және салдарынан қисындық ағыны өте жоғары болады. Литий-ионды батареялық жинақтар, әсіресе желілік сақтау немесе электрлік көліктерді зарядтау қолданыстарында қолданылатындар, жүйенің өлшемі мен батарея химиясына байланысты қысқа тұйықталу ағынын 50 кА-ден 100 кА-ге дейін беруге қабілетті. Тұрақты токтың (DC) көлемдік қосқышы осы жоғары өшіру талаптарына сәйкес бағалануы қажет, сонымен қатар қалыпты зарядтау мен разрядтау циклдары кезінде үздіксіз жүктеме ағынын да қамтамасыз етуі керек.

Аккумуляторлық жүйелерде бірнеше тұрақты токты (DC) көлемді қорғау құрылғыларының (модельдік корпуслы сақтандырғыштардың) өзара ықпалдастығын қамтамасыз ету үшін уақыт-ток қисықтарын талдау қажет, олар таңдалған қосылу режимін қамтамасыз етеді. Аккумуляторлық жолақта ақау пайда болған кезде тек осы жолақты қорғайтын сақтандырғыш іске қосылуы керек, ал бүкіл жүйенің қажетсіз тоқтатылуына әкелетін жоғары деңгейлі сақтандырғыштар іске қосылмауы керек. Бұл таңдалған қосылу режимі айнымалы ток (AC) жүйелеріне қарағанда тұрақты ток (DC) жүйелерінде қиынға соғады, себебі ақаулық тогының шамасы әртүрлі ақаулық орындарында әлдеқашан маңызды дәрежеде өзгермеуі мүмкін. Байланыс қабілеті бар электрондық қосқыш құрылғылары аймақтық таңдалған блоктауды қамтамасыз етеді, яғни сақтандырғыштар бір-бірімен байланысады және ақаулыққа ең жақын орналасқан құрылғы ғана іске қосылады, бұл ақаулық болмаған жүйенің бөліктері үшін тұрақты токтың жүктемесін үзіліссіз қамтамасыз етеді.

Өнеркәсіптік тұрақты токты (DC) электр қозғалтқыштары мен жетектерінің қолданылуы

Крандар, лифттер, қазбалық жабдықтар және металл дайындау прокаттық стандар сияқты өнеркәсіптік қолданыстар үшін тұрақты ток (DC) қозғалтқыштарын басқаратын жүйелер қоректендіру электр тізбегін қорғайтын тұрақты токтың көлемдік қосқышына динамикалық жүктеме тудырады. Бұл жүктемелер қозғалтқышты іске қосқан кезде жоғары бастапқы ток, бағыты керісінше өзгеретін регенеративті тежеу тогы және қозғалтқыштың айналу жиілігі мен жүктеме моментіне байланысты әртүрлі қуат коэффициенті сияқты сипаттамаларға ие болады. Қосқыштың жылулық элементі қозғалтқышты іске қосу режимін шамадан тыс қосылуларсыз ұстай алуы керек; ол әдетте қосқыштың номиналын арттыру немесе жұмсартылған іске қосу басқаруы арқылы бастапқы тогы шектелген қозғалтқыштарды қолдануды талап етеді.

Тұрақты ток двигателінің жүктемесінің индуктивті сипаты оның өшіру кезінде қорғауышта қорланған әлдеқайда көп магниттік энергияны басқаруын талап етеді. Қорғауыш қозғалтқыш іске қосылған кезде ашылғанда, қозғалтқыштың индуктивтілігі ток өзгерісіне қарсылық көрсетеді, нәтижесінде қорғауыштың электр доғасын өшіру қабілеті мен изоляциялық жүйесіне кернеу шыңдары әсер етеді. Дұрыс қолдану үшін тұрақты токтың қорғауышының кернеу рейтингі, қозғалтқышты басқарудың ішкі импульстық басып алу құрылғысы және сыртқы қорғау компоненттері арасында ықпалдастық орнату қажет. Көптеген заманауи тұрақты токты басқару жүйелерінде қозғалтқыштың қорланған энергиясын шашырату үшін ақаулар кезінде автоматты түрде қосылатын динамикалық тежеу резисторлары қолданылады, бұл қорғауыштың өшіру жүктемесін жеңілдетеді.

Сынақтар мен сертификаттау стандарттары

Тұрақты токты өшіру қабілетін растау

Тұрақты токтың (DC) қалыпталған корпуслық қосқышының жұмыс сапасын тексеру үшін тұрақты токтың ең қолайсыз жағдайларындағы жүктемені өшіру сценарийлерін модельдеуге арналған халықаралық стандарттарға сәйкес қатаң сынақтар жүргізу қажет. IEC 60947-2 қосымшасы B-та таза кедергілі жүктемелер үшін DC-21A және электрқозғалтқыш немесе электромагниттік құрылғылардың қолданылуын көрсететін уақыт тұрақтысы бар индуктивті жүктемелер үшін DC-21B сынақ процедураларын белгілейді. Бұл сынақтар қосқышты оның номиналды қысқа тұйықталу тогы мен номиналды кернеуінде сынауға арналған, сонымен қатар оның көптеген іске қосылу операциялары кезінде зақымданбай, контактілердің артық шығынуы немесе изоляцияның бұзылуы болмай, токты өшіре алатынын растайды.

Тұрақты токтың (ТТ) қалыпталған корпуслы қорғау құрылғысын бағалау үшін арналған сынақ тізбегі әдетте жоғары қуатты ТТ көзін, калибрленген ток инжекциялау жүйесін және өшіру операциясы кезіндегі кернеу, ток, доға ұзақтығы мен энергия шашылуын жазып алу үшін қолданылатын өлшеу құралдарын қамтиды. Мысалы, 1000 В немесе 1500 В фотожарықтық жүйелері сияқты жоғары кернеулі ТТ қолданыстары үшін сынақ орны доғаны ұстап тұру үшін жеткілікті қуат беруі тиіс, бұл әдетте көп мегаваттық сынақ қабілеттерін талап етеді. Сәтті өшіру — толық доғаның өшуі, ашық аралықтың диэлектрлік төзімділігі және кейінгі операцияларды жүргізуге кедергі келтіретін тұрақты зақымданбау арқылы анықталады.

Төзімділік пен механикалық өмірлік мерзімді растау

Қосылу қабілетінен басқа да, тұрақты ток (DC) үшін арналған қалыпталған корпуслы қорғау өшіргіші өзінің қолданылу аймағына сәйкес жеткілікті механикалық және электрлік төзімділік көрсетуі тиіс. Механикалық өмірлік сынақтар кезінде өшіргіштің жүктеме болмаған күйінде мыңдаған ашу-жабу циклдары арқылы жұмыс істеуі тексеріледі; бұл механизм, контакттар мен басқа компоненттердің ысығу, майлау қабатының нашарлануы және серіппелердегі кернеу әсерінен де қызмет ету қабілетін сақтауын қамтамасыз етеді. Сапалы өнеркәсіптік деңгейдегі тұрақты ток үшін арналған қалыпталған корпуслы қорғау өшіргіштері 10 000–20 000 механикалық қосылу/ажырату операциясын қамтамасыз етеді; бұл сынақ орындары немесе технологиялық процестерді басқару сияқты жиі қосылу-ажырату операциялары жүретін қолданыстарға сай.

Электрлық төзімділікті сынау кезінде тұрақты токтың қалыпталған корпуслық қосқышы белгіленген номиналды ток пен кернеудің бөлшектерінде, әдетте 0,25, 0,5, 0,75 және 1,0 есе номиналды мәндерде қайталанатын жүктемені үзуге ұшырайды. Бұл сынау контактілердің әжеленуі, арка шамының нашарлануы және басқа да тозу механизмдерінің қосқыштың жобаланған қызмет ету мерзімі ішінде қабылданған шектерден аспайтынын растайды. Аккумуляторды зарядтау басқаруы немесе электрқозғалтқышты іске қосу-тоқтату сияқты жиі қосылатын тұрақты токтың жүктемелері үшін электрлық төзімділік таңдау критерийі ретінде маңызды болып табылады. Өндірушілер әдетте ток шамасына байланысты 1 500–8 000 операциялық электрлық төзімділікті көрсетеді; ток деңгейі төмен болған сайын төзімділік жоғары болады.

Қоршаған ортаға және қауіпсіздікке сертификаттау

Күн сәулесі фототоктық, ашық аспандағы телекоммуникациялық немесе теңіз қолданысы үшін арналған тұрақты токтың қалыпталған корпуслы қорғау құрылғысы негізгі электрлік сипаттамаларын тексеруден басқа да ортаға қатысты сыйымдылықтық сынақтардан өтуі тиіс. Температураны циклді өзгерту сынағы құрылғының белгіленген маңызды температура диапазонында (әдетте өнеркәсіптік өнімдер үшін -25°C–ден +70°C-қа дейін) жұмыс істеуін тексереді; бұл жылулық кеңею, майлау құрамының тұтқырлығы мен екі металлдық калибрлеу қажетті деңгейде қалатынын қамтамасыз етеді. Ылғалдылық пен тұз шашырату сынағы коррозияға төзімділікті және ылғалдың ішке түсуінен қорғауды растайды; бұл сыртқы орнатылымдар үшін ерекше маңызды, өйткені тұрақты токтың жүктемелік тізбектері ауа-райы әсеріне ұшырайды.

Тұрақты токтың қалыпталған корпуслы қорғау құрылғысы үшін қауіпсіздік сертификаттары нарық пен қолдану саласына байланысты әртүрлі болады; жиі қолданылатын стандарттарға Солтүстік Америкадағы UL 489, халықаралық деңгейде IEC 60947-2 және көмекші фотожарықтық электр станцияларына арналған талаптар — мысалы, UL 489 Қосымша SB немесе IEC 60947-2 Қосымша B кіреді. Бұл сертификаттар тек электрлік сипаттамаларды ғана емес, сонымен қатар құрылымдық қауіпсіздікті, материалдардың отқа төзімділігін, электр тогынан немесе механикалық қауіптерден қорғауды растайды. Тұрғын үйлер мен коммерциялық ғимараттардағы тұрақты ток жүйелері үшін жергілікті электрлік нормаларға сәйкестік пен инспектордың қабылдауы жиі белгілі сертификаттарды талап етеді, сондықтан жүйенің жобалау кезеңінде дұрыс өнімді таңдау өте маңызды.

Жиі қойылатын сұрақтар

Тұрақты ток жүйелері үшін тұрақты токтың қалыпталған корпуслы қорғау құрылғылары қандай кернеу деңгейлерін ұстай алады?

DC-тік тұрақты токтың көрсетілген корпусы бар қосқыштар 125 В DC (телекоммуникациялық және автомобильдік қолданыстар үшін) деңгейінен бастап, қазіргі заманғы фотогальваникалық жүйелер мен дамып келе жатқан орташа кернеудегі тұрақты ток желілері үшін 1500 В DC-ке дейінгі кернеу деңгейлерінде шығарылады. Кеңінен қолданылатын кернеу сипаттамаларына 250 В, 500 В, 750 В, 1000 В және 1500 В DC кіреді; әрбір сипаттама үшін белгілі бір контакт аралығы, изоляция беріктігі және электр доғасын өшіру қабілеті талап етіледі. Қосқышты таңдаған кезде оның үздіксіз кернеу сипаттамасы жүйенің максималды жұмыс кернеуінен (кез келген өтпелі кернеу артуларын қоса алғанда) жоғары болуын қамтамасыз етіңіз; сонымен қатар қосқыш тұрақты ток қолданысы үшін ресми сертификатталғанын тексеріңіз — тек қана тұрақты ток кернеуінің көрсетілуімен шектелмей, себебі айнымалы токқа арналған қосқыштар көрсетілген кернеуде тұрақты ток жүктемелерін қауіпсіз өшіре алмайды.

Тұрақты ток қосқышының өшіру қабілеті оның айнымалы токқа арналған аналогымен салыстырғанда қалай болады?

Тұрақты токтың (DC) қалыпталған корпуслы қорғау құрылғысы (модельдік корпуслы қорғау құрылғысы) айнымалы токтың (AC) қорғау құрылғысына қарағанда, табиғи ток нөлдік өтулерінің болмауы мен доғаны өшіруге қойылатын қатаң талаптар салдарынан, берілген физикалық өлшемде әдетте көпшілік өшіру қабілетіне ие болады. Мысалы, 480 В айнымалы токта 35 кА-ге дейін өшіре алатын қорғау құрылғысының рамасы 500 В тұрақты токта тек 10–15 кА аралығында ғана өшіре алады. Бұл қатынас сызықтық емес, себебі тұрақты токтағы доғаны өшіру қиындығы кернеу мен токтың екеуі де артқан сайын күшейеді; сондықтан жобалаушылар қолданылатын қорғау құрылғысының тұрақты ток бойынша өшіру рейтингісінің жүйенің белгілі бір кернеуінде аккумуляторлардан, инверторлардан немесе басқа тұрақты ток көздерінен пайда болатын максималды қолжетімді авариялық токтан асып түсуін қамтамасыз ету үшін оны мұқият тексеруі тиіс — яғни айнымалы ток бойынша берілген рейтингтерді тұрақты ток қолданыстарына тікелей қолдануға болмайды.

Тұрақты токтың (DC) қалыпталған корпуслы қорғау құрылғысы тұрақты ток жүйесінде жерге қосылу ақауынан қорғай ала ма?

Жылу-магниттік немесе электрондық айыру құрылғылары бар стандартты тұрақты токтың (DC) көрсетілген корпуслық өшіргіштері токтың артуына жауап береді, олар жерге түсу немесе өткізгіштер арасындағы қысқа тұйықталу сияқты ақаулар болса да, бірақ олар жоғары кедергілі жерге түсу ақауын немесе жерленбеген жүйедегі бірінші жерге түсу ақауын анықтай алмайды, себебі бұл жағдайлар қорғауды іске қосу үшін жеткілікті ток өтісін туғызбауы мүмкін. Фотоэлектрлік массивтер немесе аккумуляторлық жүйелер сияқты тұрақты токтың (DC) жүктемелері үшін толық жерге түсу қорғауын қамтамасыз ету үшін дифференциалды ток сезгіштік немесе изоляцияны бақылау жүйелерін пайдаланатын қосымша жерге түсу анықтау құрылғыларын тұрақты токтың (DC) көрсетілген корпуслық өшіргішімен бірге енгізу керек; бұл қабатты қорғау стратегиясын құрады, ол әрі жоғары токтың ақауларын, әрі басқа жағдайда екінші ақау пайда болғанша анықталмай қалатын қауіпті жерге түсу сценарийлерін де қамтиды.

Салыстырмалы маңызы жоғары жүйелерде тұрақты токтың (DC) көрсетілген корпуслық өшіргіштері үшін қандай жөндеу процедуралары ұсынылады?

Критикалық тұрақты ток (DC) жүктемелерін қорғайтын тұрақты ток (DC) қалыптастырылған корпуслы өшіргіштердің кәдімгі техникалық қызмет көрсетуіне қыздыру белгілерін визуалды тексеру (мысалы, бояуы өзгерген корпус немесе контакттар), электрлік қосылыстардың дұрыс орнатылуы мен айналдырушы моментін тексеру, қызмет көрсету механизмін әртүрлі рет қолмен іске қосу арқылы қызмет көрсету сынағын (жылына бір немесе екі рет) жүргізу және жүктемелі жағдайларда термографиялық түсіру арқылы жаман қосылыстар немесе ішкі кедергінің өсуін көрсететін ыстық дақтарды анықтау кіруі тиіс. Жоғары өшіру жиілігі немесе қатал экологиялық әсерге ұшырайтын қолданбалар үшін жыл сайын контакттарды тексеру және алмастыру қажет болуы мүмкін, бірақ бұл білікті персоналды талап етеді және уақытша жүйені тоқтатуды қажет етеді. Электрондық қызмет көрсету құрылғыларының өзіндік диагностикалық функцияларын қарастырып, тіркеу керек; кез келген қате кодтары немесе аномалиялар тез арада зерттелуі тиіс. Миссиялық маңызы жоғары тұрақты ток (DC) жүйелері үшін резервті өшіргіштердің қорын сақтау қорғаныс аномалиялары пайда болған кезде диагностикалық кешігулерсіз тез алмастыруды қамтамасыз етеді.