ฟิวส์อุตสาหกรรมและวิธีการทำงาน
October 9, 2018
ในที่สุดระบบไฟฟ้าทั้งหมดจะได้สัมผัสกับกระแสเกิน เว้นแต่จะถูกลบออกในเวลาแม้กระแสเกินปานกลางอย่างรวดเร็วส่วนประกอบระบบความร้อนสูงเกินไปอย่างรวดเร็ว, ฉนวนกันความร้อนที่เป็นอันตราย, ตัวนำและอุปกรณ์ กระแสเกินขนาดใหญ่อาจละลายตัวนำและฉนวนกันความร้อนกลายเป็นไอ กระแสน้ำที่สูงมากจะสร้างแรงแม่เหล็กที่โค้งและบิดบัสบัส กระแสสูงเหล่านี้สามารถดึงสายเคเบิลจากเทอร์มินัลของพวกเขาและลูกถ้วยและ spacers
บ่อยเกินไปไฟไหม้การระเบิดควันพิษและความตื่นตระหนกมาพร้อมกับกระแสเกินที่ไม่สามารถควบคุมได้ สิ่งนี้ไม่เพียงสร้างความเสียหายให้กับระบบไฟฟ้าและอุปกรณ์ แต่อาจทำให้เกิดการบาดเจ็บหรือเสียชีวิตต่อพนักงานในบริเวณใกล้เคียง
เพื่อลดอันตรายเหล่านี้รหัสไฟฟ้าแห่งชาติ (NEC®), ระเบียบข้อบังคับของ OSHA และมาตรฐานการออกแบบและการติดตั้งอื่น ๆ ที่จำเป็นต้องมีการป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินซึ่งจะตัดการเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่มีน้ำหนักเกินหรือมีข้อบกพร่อง
อุตสาหกรรมและองค์กรของรัฐได้พัฒนามาตรฐานประสิทธิภาพสำหรับอุปกรณ์กระแสเกินและขั้นตอนการทดสอบที่แสดงการปฏิบัติตามมาตรฐานและกับ NEC องค์กรเหล่านี้รวมถึง: สถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกัน (ANSI) สมาคมผู้ผลิตไฟฟ้าแห่งชาติ (NEMA) และสมาคมป้องกันอัคคีภัยแห่งชาติ (NFPA) ซึ่งทั้งหมดทำงานร่วมกับห้องปฏิบัติการทดสอบที่ได้รับการยอมรับระดับประเทศ (NRTL) เช่น Underwriters Laboratories ( UL)
ระบบไฟฟ้าต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของรหัสที่เกี่ยวข้องรวมถึงข้อกำหนดสำหรับการป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินก่อนที่สาธารณูปโภคไฟฟ้าจะได้รับอนุญาตให้จัดหาพลังงานไฟฟ้าให้กับโรงงาน
การป้องกันกระแสเกินคุณภาพคืออะไร
ระบบที่มีการป้องกันกระแสเกินคุณภาพมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
- ตรงตามข้อกำหนดทางกฎหมายทั้งหมดเช่น NEC, OSHA, รหัสท้องถิ่น ฯลฯ
- ให้ความปลอดภัยสูงสุดแก่บุคลากรเกินความต้องการรหัสขั้นต่ำตามความจำเป็น
- ลดความเสียหายที่เกิดขึ้นกับทรัพย์สินอุปกรณ์และระบบไฟฟ้า
- ให้ความคุ้มครองการประสานงาน เฉพาะอุปกรณ์ป้องกันที่อยู่ด้านข้างของกระแสเกินทันทีที่เปิดเพื่อป้องกันระบบและลดการหยุดทำงานที่ไม่จำเป็น
- ประหยัดค่าใช้จ่ายในขณะเดียวกันก็ช่วยสำรองกำลังการผลิตเพื่อรองรับการเติบโตในอนาคต
- ประกอบด้วยอุปกรณ์และส่วนประกอบที่ไม่ต้องล้าสมัยและต้องการการบำรุงรักษาขั้นต่ำเท่านั้นที่สามารถดำเนินการโดยเจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุงปกติโดยใช้เครื่องมือและอุปกรณ์ที่มีอยู่
ประเภทและผลกระทบกระแสเกิน
กระแสเกินคือกระแสใด ๆ ที่เกินพิกัดแอมป์ของตัวนำอุปกรณ์หรืออุปกรณ์ภายใต้เงื่อนไขการใช้งาน คำว่า "กระแสเกิน" รวมถึงทั้งโอเวอร์โหลดและไฟฟ้าลัดวงจร
overloads
เกินพิกัดคือกระแสเกิน จำกัด เฉพาะเส้นทางปัจจุบันปกติซึ่งไม่มีการสลายฉนวน
การโอเวอร์โหลดอย่างต่อเนื่องนั้นมักเกิดจากการติดตั้งอุปกรณ์ที่มากเกินไปเช่นการติดตั้งไฟเพิ่มเติมหรือมอเตอร์จำนวนมากเกินไป เกินพิกัดที่เกิดขึ้นก็เกิดจากอุปกรณ์เครื่องจักรกลมากเกินไปและจากการสลายอุปกรณ์เช่นแบริ่งที่ล้มเหลว หากไม่ได้ตัดการเชื่อมต่อภายในระยะเวลาที่กำหนดไว้ในที่สุดก็จะทำให้ส่วนประกอบของวงจรมีความร้อนสูงเกินไปซึ่งทำให้เกิดความเสียหายต่อความร้อนต่อฉนวนและส่วนประกอบของระบบอื่น ๆ
อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินจะต้องตัดการเชื่อมต่อวงจรและอุปกรณ์ที่รับน้ำหนักเกินอย่างต่อเนื่องหรือต่อเนื่องก่อนเกิดความร้อนสูงเกินไป แม้แต่ความร้อนสูงปานกลางของฉนวนสามารถลดอายุการใช้งานของส่วนประกอบและ / หรืออุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องได้ ตัวอย่างเช่นมอเตอร์ที่มากเกินไปเพียง 15% อาจมีอายุการใช้งานฉนวนน้อยกว่า 50%
การโอเวอร์โหลดชั่วคราวเกิดขึ้นบ่อยครั้ง สาเหตุที่พบบ่อย ได้แก่ การโอเวอร์โหลดอุปกรณ์ชั่วคราวเช่นเครื่องมือเครื่องจักรที่มีบาดแผลลึกเกินไปหรือเพียงแค่การเริ่มต้นของโหลดอุปนัยเช่นมอเตอร์ เนื่องจากการโอเวอร์โหลดชั่วคราวนั้นไม่เป็นอันตรายโดยคำจำกัดความอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินจึงไม่ควรเปิดหรือล้างวงจร
สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่าฟิวส์ที่เลือกจะต้องมีการหน่วงเวลาที่เพียงพอเพื่อให้มอเตอร์สตาร์ทและโอเวอร์โหลดชั่วคราวเพื่อลดลง อย่างไรก็ตามหากกระแสเกินดำเนินต่อฟิวส์จะต้องเปิดก่อนที่ส่วนประกอบของระบบจะเสียหาย Littelfuse ฟิวส์ POWR-PRO®และ POWR-GARD®ได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการการป้องกันประเภทนี้ โดยทั่วไปฟิวส์เวลาหน่วงจะเก็บ 500% ของกระแสที่กำหนดไว้เป็นเวลาอย่างน้อยสิบวินาที แต่จะยังคงเปิดอย่างรวดเร็วสำหรับค่าปัจจุบันที่สูงขึ้น
แม้ว่ามอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งได้รับคำสั่งจากรัฐบาลและมอเตอร์ NEMA Design E จะมีกระแสโรเตอร์ล็อคสูงกว่าฟิวส์ POWR-PRO®ฟิวส์เวลาหน่วงเวลาเช่น FLSR_ID, LLSRK_ID หรือซีรี่ส์ IDSR มีเวลาหน่วงเวลาที่เพียงพอที่จะอนุญาตให้มอเตอร์สตาร์ทเมื่อ ฟิวส์จะถูกเลือกอย่างเหมาะสมตามNEC®
สั้นวงจร
ลัดวงจรคือกระแสเกินกระแสนอกเส้นทางปกติ ประเภทของวงจรไฟฟ้าลัดวงจรโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสามประเภท: ความผิดพลาดที่ถูกปิด, ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นและความผิดพลาดที่พื้นดิน การลัดวงจรแต่ละประเภทมีการกำหนดไว้ในส่วนข้อกำหนดและคำจำกัดความ
การลัดวงจรเกิดจากการสลายตัวของฉนวนหรือการเชื่อมต่อที่ผิดพลาด ในระหว่างการทำงานปกติของวงจรโหลดที่เชื่อมต่อจะกำหนดกระแส เมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจรกระแสไฟฟ้าจะผ่านโหลดปกติและใช้ "เส้นทางลัด" ดังนั้นคำว่า 'ไฟฟ้าลัดวงจร' เนื่องจากไม่มีอิมพีแดนซ์โหลดปัจจัยเดียวที่ จำกัด การไหลของกระแสคืออิมพีแดนซ์ของระบบจำหน่ายรวมจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของยูทิลิตี้ไปยังจุดที่ผิด
ระบบไฟฟ้าทั่วไปอาจมีความต้านทานโหลดปกติ 10 โอห์ม แต่ในสถานการณ์เฟสเดียวระบบเดียวกันอาจมีโหลดอิมพีแดนซ์ 0.005 โอห์มหรือน้อยกว่า เพื่อเปรียบเทียบสองสถานการณ์ที่ดีที่สุดคือใช้กฎของโอห์ม (I = E / R สำหรับระบบ AC) วงจรเฟสเดียวขนาด 480 โวลต์ที่มีความต้านทานโหลด 10 โอห์มจะวาดได้ 48 แอมป์ (480/10 = 48) หากวงจรเดียวกันมีความต้านทานระบบ 0.005 โอห์มเมื่อโหลดสั้นกระแสไฟฟ้าผิดปกติจะเพิ่มขึ้นเป็น 96,000 แอมแปร์ (480 / 0.005 = 96,000)
ตามที่ระบุไว้ลัดวงจรคือกระแสที่ไหลนอกเส้นทางปกติ โดยไม่คำนึงถึงขนาดของกระแสเกินต้องลบกระแสไฟฟ้าที่มากเกินไปอย่างรวดเร็ว หากไม่ได้ลบออกทันทีกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับการลัดวงจรอาจมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งสามประการต่อระบบไฟฟ้า ได้แก่ การทำความร้อนความเครียดจากแม่เหล็กและการพุ่งออกมา
การให้ความร้อนเกิดขึ้นในทุกส่วนของระบบไฟฟ้าเมื่อกระแสไหลผ่านระบบ เมื่อกระแสเกินขนาดใหญ่พอความร้อนก็จะเกิดขึ้นทันที พลังงานในกระแสไฟฟ้าเกินนั้นวัดเป็นวินาที (I2t) กระแสเกิน 10,000 แอมป์ที่ใช้งานได้ 0.01 วินาทีมี I2t 1,000,000 A2 หากปัจจุบันสามารถลดลงจาก 10,000 แอมแปร์เป็น 1,000 แอมป์ในช่วงเวลาเดียวกัน I2t ที่สอดคล้องกันจะลดลงเป็น 10,000 A2s หรือเพียงแค่ร้อยละหนึ่งของค่าเริ่มต้น
หากกระแสในตัวนำเพิ่มขึ้น 10 เท่า I2t จะเพิ่มขึ้น 100 เท่า กระแสไฟฟ้าเพียง 7,500 แอมแปร์สามารถละลายลวดทองแดง # 8 AWG ใน 0.1 วินาที ภายในแปดมิลลิวินาที (0.008 วินาทีหรือครึ่งรอบ) กระแส 6,500 แอมแปร์สามารถเพิ่มอุณหภูมิได้ # 12 AWG THHN เทอร์โมพลาสติกหุ้มฉนวนลวดทองแดงจากอุณหภูมิในการใช้งานที่ 75 ° C ถึงอุณหภูมิลัดวงจรสูงสุด 150 ° C . กระแสใดที่มีขนาดใหญ่กว่านี้อาจทำให้เกิดการระเหยของฉนวนอินทรีย์ได้ทันที ส่วนโค้งที่จุดบกพร่องหรือจากการสลับเชิงกลเช่นสวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติหรือเบรกเกอร์วงจรอาจจุดไอระเหยที่ทำให้เกิดการระเบิดรุนแรงและแฟลชไฟฟ้า
แรงแม่เหล็ก (หรือแรง) เป็นฟังก์ชั่นของกำลังไฟฟ้ากระแสสูงสุดกำลังสอง กระแสความผิดพลาดของ 100,000 แอมป์สามารถออกแรงมากกว่า 7,000 ปอนด์ต่อฟุตของบัสบาร์ ความเค้นของขนาดนี้อาจสร้างความเสียหายให้กับฉนวน, ตัวนำที่ดึงออกมาจากอาคารและอุปกรณ์ของอุปกรณ์ที่มีความเครียดเพียงพอเพื่อให้เกิดความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญ
การไปยังจุดที่เกิดความผิดปกติจะหลอมละลายและทำให้ตัวนำและส่วนประกอบทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับความผิดนั้นระเหยไป ส่วนโค้งมักจะถูกเผาไหม้ผ่านทางวิ่งและตู้อุปกรณ์การอาบน้ำบริเวณนั้นด้วยโลหะที่หลอมละลายซึ่งทำให้เกิดเพลิงไหม้และ / หรือทำร้ายบุคลากรในพื้นที่ การลัดวงจรเพิ่มเติมมักจะเกิดขึ้นเมื่อมีการระเหยของสารในฉนวนและพื้นผิวอื่น ๆ ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องกลายเป็นไออินทรีย์ฉนวนและไอระเหยอาจระเบิดหรือเผาไหม้
ไม่ว่าจะเป็นผลกระทบที่เกิดจากความร้อนความเครียดจากแม่เหล็กและ / หรือความคลาดเคลื่อนความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับระบบไฟฟ้าอาจมีความสำคัญเนื่องจากการลัดวงจรที่เกิดขึ้น
ครั้งที่สอง ข้อพิจารณาในการคัดเลือก
ข้อควรพิจารณาในการเลือกฟิวส์ (600 โวลต์และต่ำกว่า)
เนื่องจากการป้องกันกระแสเกินมีความสำคัญต่อการทำงานของระบบไฟฟ้าและความปลอดภัยที่เชื่อถือได้จึงควรพิจารณาเลือกใช้กระแสเกินและการใช้งานอย่างระมัดระวัง เมื่อเลือกฟิวส์จะต้องมีการประเมินพารามิเตอร์หรือข้อควรพิจารณาต่อไปนี้:
- คะแนนปัจจุบัน
- ระดับแรงดันไฟฟ้า
- คะแนนขัดจังหวะ
- ประเภทของการป้องกันและลักษณะฟิวส์
- ข้อ จำกัด ในปัจจุบัน
- ขนาดทางกายภาพ
- การแสดง
คำแนะนำการหลอมรวมอุตสาหกรรมทั่วไป
จากข้อควรพิจารณาในการเลือกข้างต้นแนะนำให้ใช้สิ่งต่อไปนี้:
ฟิวส์ที่มีการให้คะแนนแอมป์ตั้งแต่ 1/10 ถึง 600 แอมแปร์
- เมื่อกระแสความผิดปกติที่มีอยู่น้อยกว่า 100,000 แอมแปร์และเมื่ออุปกรณ์ไม่ต้องการลักษณะ จำกัด กระแสของฟิวส์ UL Class RK1 มากขึ้นฟิวส์ FLNR และ FLSR_ID ซีรีย์คลาส RK5 ฟิวส์ จำกัด ปัจจุบันให้เวลาหน่วงและการขี่จักรยานที่ดี RK1 ฟิวส์ หากกระแสความผิดปกติที่มีอยู่มีมากกว่า 100,000 แอมแปร์อุปกรณ์อาจต้องการความสามารถในการ จำกัด กระแสไฟเพิ่มเติมของ LLNRK, LLSRK และ LLSRK_ID ซีรีย์ฟิวส์ Class RK1
- ฟิวส์ Class T ของ JLLN และ JLLS ที่ทำงานอย่างรวดเร็วมีคุณสมบัติประหยัดพื้นที่ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการป้องกันเบรกเกอร์แผงวงจร, ธนาคารเมตรและแอปพลิเคชั่นที่มีพื้นที่ จำกัด คล้ายกัน
- การหน่วงเวลา JTD_ID และ JTD ซีรีส์ฟิวส์ Class J ถูกนำมาใช้ในแอพพลิเคชั่นศูนย์ควบคุมมอเตอร์ OEM รวมถึงมอเตอร์ MRO อื่น ๆ และการใช้งานหม้อแปลงที่ต้องการประหยัดพื้นที่ในการป้องกัน IEC Type 2
- ฟิวส์ Class CC และ Class CD ซีรีส์ถูกนำมาใช้ในวงจรควบคุมและแผงควบคุมที่มีที่ว่างในระดับพรีเมี่ยม ฟิวส์ Littelfuse POWR-PRO CCMR ถูกใช้อย่างดีที่สุดในการปกป้องมอเตอร์ขนาดเล็กในขณะที่ฟิวส์ Littelfuse KLDR ให้การป้องกันที่ดีที่สุดสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าควบคุมและอุปกรณ์ที่คล้ายกัน
สำหรับคำถามเกี่ยวกับการใช้งานผลิตภัณฑ์โปรดติดต่อฝ่ายสนับสนุนด้านเทคนิคของเราที่ 800-TEC-FUSE
ฟิวส์ที่มีการให้คะแนนแอมป์จาก 601 ถึง 6,000 แอมแปร์
เพื่อการปกป้องที่เหนือกว่าของวงจรทั่วไปและมอเตอร์ส่วนใหญ่ขอแนะนำให้ใช้ฟิวส์ POWR-PRO® KLPC ซีรี่ส์คลาส L ฟิวส์ Class L เป็นฟิวส์ฟิวส์แบบหน่วงเวลาเดียวที่มีอยู่ในการจัดอันดับแอมแปร์ที่สูงขึ้นเหล่านี้
ข้อมูลเกี่ยวกับชุดฟิวส์ Littelfuse ทั้งหมดที่อ้างถึงข้างต้นสามารถดูได้ใน UL / CSA Fuse Classes และแผนภูมิการใช้งานที่พบในคู่มือการใช้งานด้านเทคนิคในตอนท้ายของแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์ POWR-GARD
รายการตรวจสอบการป้องกันวงจรอุตสาหกรรม
ในการเลือกอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินที่เหมาะสมสำหรับระบบไฟฟ้าผู้ออกแบบวงจรและระบบควรถามคำถามต่อไปนี้ก่อนที่ระบบจะถูกออกแบบ:
- กระแสปกติหรือค่าเฉลี่ยที่คาดหวังคืออะไร
- กระแสสูงสุดต่อเนื่อง (สามชั่วโมงขึ้นไป) คาดว่าจะเป็นเท่าไหร่
- กระแสคาดว่าจะเกิดกระแสกระชากหรือกระแสชั่วคราว
- อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินสามารถแยกความแตกต่างระหว่างกระแสไหลเข้าและกระแสไฟฟ้ากระชากที่คาดว่าจะเกิดขึ้นและเปิดภายใต้สภาวะการใช้งานเกินพิกัดและสภาวะความผิดปกติอย่างต่อเนื่องหรือไม่?
- สภาพแวดล้อมสุดขั้วประเภทใดที่เป็นไปได้ ต้องพิจารณาถึงฝุ่น, ความชื้น, อุณหภูมิสุดขั้วและปัจจัยอื่น ๆ
- ข้อผิดพลาดสูงสุดที่มีอยู่ในปัจจุบันคืออะไรอุปกรณ์ป้องกันอาจต้องขัดจังหวะ?
- มีการจัดอันดับอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินสำหรับแรงดันไฟฟ้าของระบบหรือไม่?
- อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินจะให้การป้องกันที่ปลอดภัยและน่าเชื่อถือที่สุดสำหรับอุปกรณ์เฉพาะหรือไม่
- ภายใต้เงื่อนไขการลัดวงจรอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินจะลดความเป็นไปได้ของไฟหรือการระเบิดหรือไม่?
- อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินมีคุณสมบัติตรงตามมาตรฐานความปลอดภัยและข้อกำหนดการติดตั้งหรือไม่?
คำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้และเกณฑ์อื่น ๆ จะช่วยกำหนดประเภทอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินที่จะใช้เพื่อความปลอดภัยความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพสูงสุด