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合適的保護和備用電源

選擇合適的保護裝置可確保電氣系統安全運行,并實現系統的高可用性。

斷路器和設備斷路器

專業安裝設備斷路器  

專業安裝設備斷路器

斷路器可保護樓宇或系統中的電流分配電纜。僅在終端設備中發生短路時,斷路器會觸發分斷以保護電源線路,防止過載。斷路器的開關容量在 6 kA 以上。

熱磁式斷路器和電子斷路器是終端設備的最後一個保護階段,它們可為設備提供最為有效的短路和過載保護。如對單個負載或小型功能組進行單獨保護,那么發生錯誤時,未受影響的系統部件能夠繼續保持正常工作,確保整體生產流程順暢。

新電路安裝完成後,必須立即為相關終端設備採取合適的保護措施。在安裝過程中,還必須注意電纜長度和導體橫截面。電纜設計必須滿足預期工作電流的要求,而且要能夠應對可能發生的任何過載和短路電流。在系統區域的分級保護範圍內,可以選擇單個保險絲或保護裝置。發生故障時僅關閉故障部分電路,有效提高系統的可用性。

在控制櫃中安裝設備斷路器時,建議安裝在易於操作的位置,以便在觸發后方便地再接通。此外,控制櫃中不應安裝過量組件,以防止電源裝置過載。另外還應該保證足夠的空氣流動和冷卻過程。由此可以防止錯誤觸發

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選擇合適的設備斷路器

設備斷路器  

各類設備斷路器設計

對最佳裝置保護的要求依據應用情況而有所不同。因此,設備斷路器可分為電子斷路器、熱設備斷路器以及熱磁式斷路器。它們的區別在於所用的觸發技術和停機行為不同。特性曲線清晰地表明了各類設備斷路器的分斷特性。

根據額定電壓、標稱電流以及終端設備的啟動電流(如有需要)選擇合適的設備斷路器。而預期故障情況(短路或過載)則決定了相應的停機行為。

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基於錯誤情況的斷路器選擇建議

 過載情況下的觸發時間短路情況下的觸發時間在下列情況下為您的應用提供最優保護
熱斷路器適合不適合
  • 超載
熱磁式斷路器適合理想
  • 超載
  • 短路
  • 長電纜路徑
    (SFB 觸發特性)
電子設備斷路器理想理想
  • 超載
  • 短路
  • 長電纜路徑
    (主動電流限制)
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觸發特性

觸發特性可協助您根據應用情況選擇合適的保護裝置。電流/時間特性曲線中的觸發特性資訊顯示了保護裝置的工作電流範圍。

不同的保護裝置類型具有不同的運行範圍。帶熔絲的傳統保險絲屬於應用歷史最長的安全設備。

熔絲的形態和粗細從根本上決定了相關電路的標稱電流。我們這里討論的現代微型斷路器和設備斷路器可以採用高靈敏度設計,形成獨特的觸發特性。

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環境溫度

各種斷路器對外部溫度影響的反應也不同。尤其是對於熱觸發的設備斷路器,必須注意環境溫度。

溫度係數用於確定正確的關斷時間。這個係數可通過相關電流/時間特性曲線值相乘計算得出。此結果為最終值。

表格所示為典型值。環境溫度缺省值為 23°C。這種情況下,溫度係數為 1。如環境溫度較低,則觸發延遲。這樣係數便小於 1。較高的溫度會加快觸發。這樣,係數便大於 1。

設備斷路器型號-20°C-10°C0°C+23°C+40°C+60°C
溫度係數
熱磁式斷路器
0.790.830.881.001.121.35
溫度係數
微型熱斷路器
0.820.860.911.001.091.25
溫度係數
熱斷路器
0.760.840.921.001.081.24
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保護裝置的內電阻

保護裝置的內電阻可以通過電阻值表示,單位歐姆,也可通過電壓降表示,單位毫伏。

理想的情況是內電阻較低,從而減少斷路器中的功率損耗。這樣的保護設備適於額定電壓較低的電路。

下表所示為各種設備斷路器的典型電壓降和內電阻。

典型電壓降1 A2 A3 A4 A5 A...
電子設備斷路器140 mV100 mV120 mV100 mV130 mV 
微型熱斷路器    <150 mV<150 mV
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典型內電阻0.1 A0.5 A1 A2 A3 A4 A5 A8 A
熱磁式
斷路器
 5 Ω1.1 Ω0.3 Ω0.14 Ω0.09 Ω0.06 Ω≤ 0.02 Ω

斷路器
81 Ω3.4 Ω0.9 Ω0.25 Ω0.11 Ω0.07 Ω≤ 0.05 Ω 

並列安裝模組化斷路器

設備斷路器成排安裝,且同時連接電流負載時,會發生相互熱效應。這相當于環境溫度提高,斷路器會更快關斷電路。

影響因素:

  • 環境溫度
  • 運轉條件下的標稱電流
  • 斷路器的標稱電流
  • 並聯安裝的斷路器數量
  • 兩個斷路器間的距離

對斷路器之間的距離進行正確調整後,在正常運轉條件下,斷路器電流僅為標稱電流的 80%。這樣可以補償溫度影響,優化停機行為。

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合適的電源

電源與採用 SFB 的設備斷路器  

可靠的裝置:電源與採用 SFB 的設備斷路器

在規劃階段之前就已經確定了電源裝置容量擴展的相關要求。這是因為應用對電源裝置的要求不斷提高。在工業應用中,緊湊設計和高性能是對 24 V DC 電源裝置的兩個關鍵要求。

電源裝置必須滿足所連接的終端設備的功率要求。此外,電流值不應超過標稱電流 80%,以確保在發生錯誤時能夠形成可靠的短路電流。如選擇的電源裝置太小或連接值太高,則可能導致欠壓。欠壓會導致整個系統組件故障以及製造過程中斷。

多種電源都採用了選擇性熔斷技術,也稱 SFB。此技術可在幾毫秒內提供六倍於標稱電流的電流。這種電流儲備使得保護裝置能夠在發生錯誤時可靠觸發。電源裝置與採用 SFB 技術的熱磁性設備斷路器一同構成了能夠確保系統最大可用性的可靠裝置。

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備用電源

備用電源可顯著提高可用性和生產能力。主電源分支的連接錯誤、短路和電壓驟降均不會影響輸出電壓。這對於敏感過程和關鍵系統部件而言特別有用。

在後備系統中,兩個電源互相之間處于解耦狀態。並聯備用模組配備多種功能,承擔這一任務。例如,可將負載分配至兩個電源,且不會產生任何錯誤。根據設計,可對輸入電壓和輸出電流進行持續監控。如其中一個電源失效,另一個會立即接替。

電源通過並聯備用模組為設備斷路器供電  

兩個電源通過並聯備用模組為設備斷路器板供電。

安裝備用供電電纜可防止並聯備用模組和負載之間的路徑出現線路故障。本應用範例所示為從電源直到設備斷路器板的備用設計。斷路器板配置雙電源接線端子,可連接兩條供電電纜。

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