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良好的保护与冗余电源

选配合适的保护设备可以确保电气系统安全运行,以及较高的可用性。

断路器和设备断路器

专业安装设备断路器  

专业安装设备断路器

断路器为楼宇或系统中的电流分配电缆提供保护。当终端设备中发生短路时,断路器将触发分断以保护电源线路,防止过载。断路器的开关容量在6 kA以上。

热磁断路器和电子断路器是终端设备保护的最后一个阶段,它们可以为设备提供最有效的短路和过载保护。如果对单个负载或小型功能组进行单独保护,那么发生故障时,未受影响的系统部件能够继续保持正常工作,确保整体生产流程顺畅。

新电路安装完成后,必须立即为相关终端设备采取合适的保护措施。在安装过程中,还要注意电缆长度和导线的线径。电缆长度须满足预期工作电流的需求,并且能够应对可能发生的任何过载和短路电流。在系统区域的分级保护范围内,您可以选择单根保险丝或保护性设备。发生故障时,仅关闭故障部分电路,有效提高系统的可用性。

在控制柜中安装设备断路器时,建议您安装在方便操作的区域,以便在脱扣后再复位。此外,控制柜中不应安装过多的设备,防止电源设备过载。控制柜中还应当保证足够的气流和冷却设施,以防止出现误脱扣。

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选择合适的设备断路器

设备断路器  

各类设备断路器

对设备保护的相关要求根据应用环境的具体情况有所不同。设备断路器分为电子断路器、热脱扣断路器和热磁断路器三种类型。它们的主要区别在于触发技术和分断特性不同。断路器特性曲线图清楚地阐释了各种设备断路器的分断特性。

根据电路的额定电压、额定电流,以及终端设备的起动电流(如有必要)选择合适的设备断路器。而预期故障情况(短路或过载)则决定了相应的脱扣动作。

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基于故障情况的断路器选型建议

 过载情况下的触发时间短路情况下的触发时间在下列情况下,为您的应用设备提供良好的保护
热脱扣断路器适合不适合
  • 过载
热磁断路器适合理想
  • 过载
  • 短路
  • 长电流回路
    (SFB触发特性)
电子断路器理想理想
  • 过载
  • 短路
  • 长电流回路
    (有功电流限制)
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触发特性

触发特性信息能够帮助您根据应用情况,选择合适的断路器。电流/时间特性曲线中的触发特性信息显示了保护设备的工作电流范围。

不同类型的保护设备的工作电流大小也不同。而带熔丝的常规保险丝则是应用历史最长的安全设备。

熔丝的形式和厚度从根本上决定了相关电路的额定电流大小。我们这里讨论的现代微型断路器和设备断路器可以采用高灵敏度设计,形成独特的触发特性。

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环境温度

各类断路器对外部温度条件的反应也不尽相同。尤其对于热脱扣断路器,应当严密监控环境温度情况。

温度系数由相关电流/时间特性曲线值相乘计算得出,用于确定准确的脱扣时间。

下表中为典型的温度系数值。默认环境温度值为23°C,温度系数为1。如果环境温度低于23°C,触发将延迟,则温度系数小于1。如果温度高于23°C,触发时间越早,则温度系数大于1。

断路器类型-20°C-10°C0°C+23°C+40°C+60°C
温度系数
热磁断路器
0.790.830.881.001.121.35
温度系数
微型热脱扣断路器
0.820.860.911.001.091.25
温度系数
热脱扣断路器
0.760.840.921.001.081.24
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保护设备的内电阻

保护设备的内电阻可以表示为电阻值,单位为欧姆,或者表示为电压降,单位为毫伏。

理想的情况是内电阻较低,从而减少断路器中的功耗。这样的保护设备适用于额定电压较低的电路。

以下两表列示了各种设备断路器的典型电压降值以及内电阻值。

典型电压降1 A2 A3 A4 A5 A...
电子断路器140 mV100 mV120 mV100 mV130 mV 
微型热脱扣断路器    <150 mV<150 mV
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典型内电阻0.1 A0.5 A1 A2 A3 A4 A5 A8 A
热磁
断路器
 5 Ω1.1 Ω0.3 Ω0.14 Ω0.09 Ω0.06 Ω≤ 0.02 Ω
热脱扣
断路器
81 Ω3.4 Ω0.9 Ω0.25 Ω0.11 Ω0.07 Ω≤ 0.05 Ω 

并联安装模块化断路器

设备断路器并排安装,且同时连接电流负载时,会产生相互热效应。此时,环境温度上升,断路器脱扣更快。

影响因素:

  • 环境温度
  • 工作条件下的额定电流
  • 断路器的额定电流
  • 并联安装的断路器数量
  • 断路器之间的距离

对断路器之间的距离进行适当调整后,在正常工作条件下,断路器的电流仅占其额定电流的80%,从而补偿温度影响,并优化脱扣动作。

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选择合适的电源设备

电源与带SFB技术的设备断路器  

可靠的装置:电源与带SFB技术的设备断路器

在规划阶段之前已经确定了电源设备容量扩展的相关要求。实际应用对电源设备的要求不断提高。在工业应用中,紧凑型设计和高性能是对24 V DC电源的两个关键要求。

电源设备必须满足所连接的终端设备的动力要求。此外,电流值不应当超过额定电流的80%,以确保在发生故障时能够形成可靠的短路电流。如果选用的电源容量太小或终端设备功率太高,则可能导致欠压。从而导致整个系统元件故障,以及生产过程中断。

很多电源产品均采用选择性熔断技术,简称SFB。这些电源能够在数毫秒内提供高达六倍于额定电流的瞬时电流。这样的电流裕度促使保护设备在发生故障时可靠地脱扣。将电源设备与带SFB技术的热磁设备断路器整合后,能够保证系统最大的可用性。

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冗余电源

冗余电源能够显著提高系统的可用性和生产效率。配置冗余电源后,连接错误、短路或是主供电分支中的电压骤降都不会影响输出电压。对于较为敏感的生产过程和关键系统部件而言,这一点非常有效。

在冗余系统中,两个电源之间属于解耦状态。冗余模块配置多种功能,承担该任务。例如,可将负载分配至两个电源,且不会产生任何差错。根据设计形式不同,可对输入电压和输出电流进行持续监控。如果其中一个电源发生故障,另一个则立即启动供电。

电源通过冗余模块为设备断路器板供电  

两个电源通过冗余模块为设备断路器板供电

冗余安装的电源电缆可以防止冗余模块和负载之间的回路上出现线路故障。本应用示例阐释了从冗余电源到设备断路器板的冗余设计。配置双电源端子后,断路器板可以连接两根供电电缆。

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