förstå Trip Curves

förstå Trip Curves

introduktion

Trip Curves, aka Time Current Curves, kan vara ett skrämmande ämne. Målet med denna korta uppsats är att introducera dig till begreppet resa kurvor och förklara hur man läser och förstår dem.

Vad är UL?

Underwriters Laboratories (UL) grundades 1894 som Underwriters Electrical Bureau, en byrå för National Board of Fire Underwriters. UL grundades främst för att tillhandahålla oberoende testning och certifiering för brandsäkerhet för elektriska produkter. Dessa produkter inkluderar kretsskyddsanordningar som diskuteras i detta dokument.

Kretsskyddsanordningar

kretsskydd används för att skydda ledningar och elektrisk utrustning från skador i händelse av elektrisk överbelastning, kortslutning eller jordfel. Åskväder, överbelastade eluttag eller en plötslig elektrisk ström kan leda till en farlig situation med potential att orsaka brand, utrustningsskada eller personskada. Kretsskydd är utformat för att eliminera denna risk innan den uppstår genom att stänga av strömmen till kretsen.

Vad är en trippkurva?

enkelt uttryckt är en trippkurva en grafisk representation av det förväntade beteendet hos en kretsskyddsanordning. Kretsskyddsanordningar finns i många former, inklusive säkringar, miniatyr brytare, gjutna fall brytare, kompletterande skydd, motorskydd brytare, överbelastningsreläer, elektroniska säkringar och luft brytare.

Trippkurvor plottar avbrytningstiden för överströmsanordningar baserat på en given aktuell nivå. De tillhandahålls av tillverkarna av kretsskyddsanordningar för att hjälpa användare att välja enheter som ger korrekt utrustningsskydd och prestanda, samtidigt som man undviker olägenheter.

olika typer av Trippkurvor

Varför behöver vi olika trippkurvor?

brytare måste resa tillräckligt snabbt för att undvika utrustning eller ledningar fel, men inte så snabbt som att ge falska, eller olägenheter resor.

för att undvika olägenheter måste brytare dimensioneras på lämpligt sätt för att kompensera för inkopplingsström. NEMA definierar momentan topp inrush som den momentana ström transient som inträffar omedelbart (inom en halv AC cykel) efter kontakt stängning.

startström är det som får lamporna att dimma i ett hus när en motor, som den på en torktumlare eller dammsugare startar.

Figur 2 (nedan) är ett exempel på startströmmen för en växelströmsmotor.

som diagrammet visar är inkopplingsströmmen som orsakas av att motorn slås på 30A. Det är mycket högre än driftströmmen eller steady state-strömmen. Startströmmen toppar, börjar sedan förfallna när motorn snurrar upp.

vi behöver olika trippkurvor för att balansera rätt mängd överströmsskydd mot optimal maskinoperation. Att välja en brytare med en trippkurva som går för tidigt kan leda till störningar. Att välja en brytare som går för sent kan leda till katastrofala skador på maskin och kablar.

Hur fungerar en MCB?

för att förstå en trippkurva är det bra att förstå hur en miniatyrbrytare eller överströmsskyddsanordning fungerar. Figur 3 nedan är en titt på insidan av en Miniatyrbrytare (MCB).

med både en bimetallremsa (2) och en magnetisk spole/solenoid (6) kan en miniatyrbrytare vara två separata typer av kretsskyddsanordning i en. Den bimetalliska remsan ger överbelastningsskydd som svar på mindre överströmmar, vanligtvis 10x driftströmmen. Metallremsan består av två remsor av olika metaller, bildade tillsammans, som expanderar i olika takt när de värms upp. I en överbelastningssituation böjer den bimetalliska remsan och denna rörelse aktiverar en utlösningsmekanism och bryter (öppnar) kretsen. Remsan omvandlar en temperaturförändring till mekanisk förskjutning.

magnetspolen eller solenoiden (6) reagerar på snabba, högre överströmmar orsakade av kortslutningar, vanligtvis större än 10x driftströmmen – upp till tiotals eller hundratusentals ampere. Den höga strömmen orsakar ett magnetfält som genereras av spolen, flyttar den inre kolven snabbt (inom mikrosekunder) för att utlösa ställdonsmekanismen och bryta kretsen.

Trippkurvan

Figur 4 (nedan) är ett Trippkurvdiagram.

• X-axeln representerar en multipel av strömbrytarens Driftsström.
• Y-axeln representerar utlösningstiden. En logaritmisk skala används för att visa tider från .001 sekunder upp till 10 000 sekunder (2,77 timmar) vid multiplar av driftströmmen.

Figur 5 (nedan) visar en B-Trippkurva överlagd på diagrammet. De tre huvudkomponenterna i Trippkurvan är:

1. termisk Trippkurva. Detta är trippkurvan för den bimetalliska remsan, som är utformad för långsammare överströmmar för att möjliggöra i rush/startup, som beskrivits ovan.
2. Magnetisk Trippkurva. Detta är trippkurvan för spolen eller solenoiden. Den är utformad för att reagera snabbt på stora överströmmar, till exempel ett kortslutningsförhållande.
3. Den Perfekta Trippkurvan. Denna kurva visar vad den önskade trippkurvan för den bimetalliska remsan är. På grund av den bimetalliska remsans organiska natur och förändrade omgivningsförhållanden är det svårt att exakt förutsäga den exakta utlösningspunkten.

hur relaterar en trippkurva till en faktisk brytare?

Figur 6 (nedan) visar hur de interna komponenterna i MCB relaterar till trippkurvan.

överst i diagrammet visar den termiska utlösningskurvan för den bimetalliska remsan. Det berättar för oss att vid 1.5 x märkströmmen är den snabbaste brytaren att resa fyrtio sekunder (1). Fyrtio sekunder vid 2X märkströmmen är den långsammaste brytaren kommer att resa (2).

botten av diagrammet är för den magnetiska resan av spolen / solenoid; 0,02 till 2,5 sekunder vid 3X märkströmmen är den snartaste brytaren kommer att resa (3). Samma varaktighet, 0,02 till 2,5 sekunder, vid 5X märkströmmen, är den längsta det tar brytaren att resa (4).

området skuggat däremellan är utlösningszonen.

viktigt: Trippkurvor representerar det förutsagda beteendet hos en brytare i kallt tillstånd (omgivande rumstemperatur). Ett kallt tillstånd är när den bimetalliska remsan ligger inom den angivna omgivande driftstemperaturen för brytaren. Om brytaren har upplevt en nyligen termisk resa, och har inte svalnat till omgivningstemperaturen, det kan resa förr.

att sätta ihop allt

Figur 7 (nedan) sätter dessa begrepp i en tydligare bild.

var särskilt uppmärksam på utlösningszonen där brytaren kan eller inte kan resa. Tänk på detta som Schr Bajsdingers Kattområde. Inom zonen, tills en överströmshändelse inträffar, vet vi inte exakt när/om brytaren kommer att resa (Schr Occurdinger ’s Cat = dead) eller om brytaren inte kommer att resa (Schr Occurdinger’ s Cat = alive).

nu när vi har satt ihop allt är det uppenbart att valet av en 10a, B-Kurvbrytare kan leda till olägenheter eftersom brytaren går in i utlösningszonen vid 30A. (se figur 8, nedan.) D-kurvbrytare är det vanligaste valet för elmotorer, men ibland kan en C-Kurvbrytare väljas för applikationer som har blandade belastningar på samma krets.

de tre vanligaste trippkurvorna för Miniatyrbrytare är B, C och D. genom att sätta alla tre på ett diagram (Figur 9 nedan) kan vi se hur den termiska delen av kurvorna liknar varandra, men det finns skillnader i hur den magnetiska (spole/solenoid) kurvan och därmed brytaren fungerar.

Sammanfattningsvis:

kretsskydd används för att skydda ledningar och elektrisk utrustning från skador i händelse av elektrisk överbelastning, kortslutning eller jordfel. Åskväder, överbelastade eluttag eller en plötslig elektrisk ström kan leda till en farlig situation med potential att orsaka bränder, utrustningsskador eller personskador. Kretsskydd är utformat för att eliminera denna risk innan den uppstår genom att stänga av strömmen till kretsen.

• Kretsskyddsanordningar inkluderar säkringar, miniatyrbrytare, gjutna brytare, kompletterande skydd, motorskyddsbrytare, överbelastningsreläer, elektroniska säkringar och luftbrytare.
• Trippkurvor förutsäger beteendet hos kretsskyddsanordningar i både långsammare, mindre överströmsförhållanden och större, snabbare över nuvarande förhållanden.
• att välja rätt trippkurva för din applikation ger pålitligt kretsskydd, samtidigt som du begränsar olägenheter eller falska resor.

detta dokument är en kort översikt över trippkurvor. Det är inte avsett att vara det slutliga svaret på detta ämne. Det finns mycket mer att lära sig, inklusive andra typer av trippkurvor och brytarkoordinering. Med grunderna nu täckta kan man med säkerhet närma sig dessa ämnen.

ansvarsfriskrivning:
innehållet i denna vitbok är endast avsedd för allmän information och är försedd med förståelsen att författarna och förläggarna inte här är engagerade i att göra teknik eller annan professionell rådgivning eller tjänster. Utövandet av teknik drivs av platsspecifika omständigheter som är unika för varje projekt. Följaktligen bör all användning av denna information endast ske i samråd med en kvalificerad och licensierad professionell som kan ta hänsyn till alla relevanta faktorer och önskade resultat. Informationen i denna vitbok publicerades med rimlig omsorg och uppmärksamhet. Det är dock möjligt att viss information i dessa vitböcker är ofullständig, felaktig eller inte tillämplig på särskilda omständigheter eller villkor. Vi tar inte ansvar för direkta eller indirekta förluster till följd av att använda, förlita sig på eller agera på information i denna vitbok.