Verständnis von Auslösekurven
Einführung
Auslösekurven, auch bekannt als Zeitstromkurven, können ein einschüchterndes Thema sein. Das Ziel dieses kurzen Papiers ist es, Ihnen das Konzept der Trip-Kurven vorzustellen und zu erklären, wie man sie liest und versteht.
Was ist UL?
Underwriters Laboratories (UL) wurde 1894 als Underwriters Electrical Bureau gegründet, ein Büro des National Board of Fire Underwriters. UL wurde in erster Linie gegründet, um unabhängige Tests und Zertifizierungen für den Brandschutz elektrischer Produkte bereitzustellen. Zu diesen Produkten gehören Schaltungsschutzvorrichtungen, die in diesem Artikel erörtert werden.
Schaltung Schutz Geräte
Schaltung schutz ist eingesetzt zu schützen drähte und elektrische ausrüstung von schäden in die veranstaltung von eine elektrische überlast, kurzschluss oder boden fehler. Gewitter, überlastete Steckdosen oder ein plötzlicher Stromstoß können zu einer gefährlichen Situation führen, die zu Bränden, Geräteschäden oder Verletzungen führen kann. Der Schaltungsschutz soll dieses Risiko beseitigen, bevor es auftritt, indem die Stromversorgung des Stromkreises unterbrochen wird.
Was ist eine Trip-Kurve?
Einfach ausgedrückt ist eine Auslösekurve eine grafische Darstellung des erwarteten Verhaltens einer Schaltungsschutzvorrichtung. Stromkreisschutzgeräte kommen in viele Formen, einschließlich Sicherungen, Miniaturleistungsschalter, geformte Fallleistungsschalter, zusätzliche Schutze, Motorschutzleistungsschalter, Überlastrelais, elektronische Sicherungen und Luftleistungsschalter.
Auslösekurven zeichnen die Unterbrechungszeit von Überstromgeräten basierend auf einem bestimmten Strompegel auf. Sie werden von den Herstellern von Schaltungsschutzgeräten bereitgestellt, um Benutzer bei der Auswahl von Geräten zu unterstützen, die einen angemessenen Geräteschutz und eine angemessene Leistung bieten und gleichzeitig störende Auslösungen vermeiden.
Verschiedene Arten von Trip-Kurven
Warum brauchen wir unterschiedliche Trip-Kurven?
Leistungsschalter müssen schnell genug auslösen, um Geräte- oder Verdrahtungsfehler zu vermeiden, aber nicht so schnell, dass falsche oder störende Auslösungen auftreten.
Um störende Auslösungen zu vermeiden, müssen Leistungsschalter entsprechend dimensioniert werden, um den Einschaltstrom auszugleichen. NEMA definiert den momentanen Spitzeneinlauf als den momentanen Stromübergang, der unmittelbar (innerhalb eines halben Wechselstromzyklus) nach dem Schließen des Kontakts auftritt.
Der Einschaltstrom bewirkt, dass die Lichter in einem Haus gedimmt werden, wenn ein Motor wie der eines Wäschetrockners oder Staubsaugers anspringt.
Abbildung 2 (unten) ist ein Beispiel für den Einschaltstrom eines Wechselstrommotors.
Wie die Grafik zeigt, beträgt der Einschaltstrom, der durch das Einschalten des Motors verursacht wird, 30A. Es ist viel höher als der Betriebs- oder Steady-State-Strom. Die einschaltstrom spitzen, dann beginnt zu zerfallen als die motor spins up.
Wir benötigen unterschiedliche Auslösekurven, um das richtige Maß an Überstromschutz gegen optimalen Maschinenbetrieb auszugleichen. Die Wahl eines Leistungsschalters mit einer Auslösekurve, die zu früh auslöst, kann zu einer störenden Auslösung führen. Die Wahl eines Leistungsschalters, der zu spät auslöst, kann zu katastrophalen Schäden an Maschine und Kabeln führen.
Wie funktioniert ein MCB?
Um eine Auslösekurve zu verstehen, ist es hilfreich zu verstehen, wie ein Leitungsschutzschalter oder ein Überstromschutzgerät funktioniert. Abbildung 3 unten zeigt das Innere eines Leitungsschutzschalters (MCB).
Mit einem Bimetallband (2) und einer Magnetspule / Magnetspule (6) kann ein Leitungsschutzschalter zwei separate Arten von Stromkreisschutzvorrichtungen in einem sein. Der bimetallische Streifen bietet Überlastschutz als Reaktion auf kleinere Überströme, typischerweise das 10-fache des Betriebsstroms. Das Metallband besteht aus zwei miteinander gebildeten Bändern aus verschiedenen Metallen, die sich beim Erhitzen unterschiedlich schnell ausdehnen. In einer Überlastsituation biegt sich der Bimetallstreifen und diese Bewegung betätigt einen Auslösemechanismus und unterbricht (öffnet) den Stromkreis. Der Streifen wandelt eine Temperaturänderung in mechanische Verschiebung um.
Die Magnetspule oder der Magnet (6) reagiert auf schnelle, höhere Überströme, die durch Kurzschlüsse verursacht werden, typischerweise größer als das 10–fache des Betriebsstroms – bis zu Zehntausenden oder Hunderttausenden von Ampere. Der hohe Strom bewirkt, dass ein Magnetfeld von der Spule erzeugt wird, wodurch der interne Kolben schnell (innerhalb von Mikrosekunden) bewegt wird, um den Aktuatormechanismus auszulösen und den Stromkreis zu unterbrechen.
Die Auslösekurve
Abbildung 4 (unten) ist ein Diagramm der Auslösekurve.
- Die X-Achse stellt ein Vielfaches des Betriebsstroms des Leistungsschalters dar.
- Die Y-Achse stellt die Auslösezeit dar. Eine logarithmische Skala wird verwendet, um Zeiten von zu zeigen.001 Sekunden bis zu 10.000 Sekunden (2,77 Stunden) bei Vielfachen des Betriebsstroms.
Abbildung 5 (unten) zeigt eine B-Kurve, die dem Diagramm überlagert ist. Die drei Hauptkomponenten der Trip-Kurve sind:
- Thermische Auslösekurve. Dies ist die Auslösekurve für das Bimetallband, das für langsamere Überströme ausgelegt ist, um in Eile / Start zu ermöglichen, wie oben beschrieben.
- Magnetische Auslösekurve. Dies ist die Auslösekurve für die Spule oder den Magneten. Es wurde entwickelt, um schnell auf große Überströme wie Kurzschlusszustände zu reagieren.
- Die ideale Auslösekurve. Diese Kurve zeigt, was die gewünschte Auslösekurve für das Bimetallband ist. Aufgrund der organischen Beschaffenheit des Bimetallbandes und der sich ändernden Umgebungsbedingungen ist es schwierig, den genauen Auslösepunkt genau vorherzusagen.
Wie verhält sich eine Auslösekurve zu einem tatsächlichen Leistungsschalter?
Abbildung 6 (unten) zeigt, wie sich die internen Komponenten des MCB auf die Auslösekurve beziehen.
Der obere Teil der Tabelle zeigt die thermische Auslösekurve für das Bimetallband. Es sagt uns, dass bei 1,5X Nennstrom der Leistungsschalter am schnellsten vierzig Sekunden auslöst (1). Vierzig Sekunden bei 2X Nennstrom ist der langsamste, den der Leistungsschalter auslöst (2).
Die unterseite der tabelle ist für die magnetische reise der spule/magnet; 0,02 bis 2,5 sekunden bei 3X die nennstrom ist die bald die circuit breaker wird reise (3). Die gleiche Dauer, 0,02 bis 2,5 Sekunden, bei 5X dem Nennstrom, ist die längste, die der Leistungsschalter benötigt, um auszulösen (4).
Der dazwischen schattierte Bereich ist die Auslösezone.
WICHTIG: Auslösekurven stellen das vorhergesagte Verhalten eines Leistungsschalters im kalten Zustand (Umgebungstemperatur) dar. Ein kalter Zustand ist, wenn der Bimetallstreifen innerhalb der spezifizierten umgebenden Betriebstemperatur für den Unterbrecher ist. Wenn der Leistungsschalter kürzlich eine thermische Auslösung erfahren hat und nicht auf die Umgebungstemperatur abgekühlt ist, kann er früher auslösen.
Alles zusammenfassen
Abbildung 7 (unten) bringt diese Konzepte in ein klareres Bild.
Beachten Sie besonders die Auslösezone, in der der Leistungsschalter auslösen kann oder nicht. Betrachten Sie dies als Schrödingers Katzenbereich. Innerhalb der Zone wissen wir bis zu einem Überstromereignis nicht genau, wann / ob der Leistungsschalter auslöst (Schrödingers Katze = tot) oder ob der Leistungsschalter nicht auslöst (Schrödingers Katze = lebendig).
Nachdem wir alles zusammengefügt haben, ist klar, dass die Wahl eines Leistungsschalters mit 10 A, B-Kurve zu störenden Auslösungen führen kann, da der Leistungsschalter bei 30 A in die Auslösezone eintritt. (Siehe Abbildung 8 unten.) D-Kurvenschalter sind die allgemeinste Wahl für Elektromotoren, obgleich manchmal ein C-Kurvenschalter für Anwendungen gewählt werden kann, die gemischte Lasten auf dem gleichen Stromkreis haben.
Die drei gebräuchlichsten Auslösekurven für Leitungsschutzschalter sind B, C und D. Indem wir alle drei auf ein Diagramm setzen (Abbildung 9 unten), können wir sehen, wie der thermische Teil der Kurven einander ähnlich ist, aber es gibt Unterschiede in der Funktionsweise der Magnetkurve (Spule / Magnet) und damit des Leistungsschalters.
In Zusammenfassung:
Schaltung schutz ist eingesetzt zu schützen drähte und elektrische ausrüstung von schäden in die veranstaltung von eine elektrische überlast, kurzschluss oder boden fehler. Gewitter, überlastete Steckdosen oder ein plötzlicher Stromstoß können zu einer gefährlichen Situation führen, die Brände, Geräteschäden oder Verletzungen verursachen kann. Der Schaltungsschutz soll dieses Risiko beseitigen, bevor es auftritt, indem die Stromversorgung des Stromkreises unterbrochen wird.
- Zu den Schaltungsschutzgeräten gehören Sicherungen, Miniatur-Leistungsschalter, Kompaktleistungsschalter, zusätzliche Schutzvorrichtungen, Motorschutzschalter, Überlastrelais, elektronische Sicherungen und Luftschutzschalter.
- Auslösekurven sagen das Verhalten von Schaltungsschutzgeräten sowohl bei langsameren, kleineren Überstrombedingungen als auch bei größeren, schnelleren Überstrombedingungen voraus.
- Die Wahl der richtigen Auslösekurve für Ihre Anwendung bietet zuverlässigen Stromkreisschutz und begrenzt störende oder falsche Auslösungen.
Dieses Papier ist ein kurzer Überblick über Trip-Kurven. Es ist nicht beabsichtigt, die endgültige Antwort zu diesem Thema zu sein. Es gibt noch viel mehr zu lernen, einschließlich anderer Arten von Auslösekurven und der Koordination von Leistungsschaltern. Mit den jetzt behandelten Grundlagen kann man sich diesen Themen sicher nähern.
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