• Articles
• admin

een gevormde stroomonderbreker (MCCB) is een stroomonderbreker die gebruik maakt van een gevormde behuizing om de stroomvoerende componenten te huisvesten en te ondersteunen, alsmede om deel uit te maken van het isolatiesysteem. Het werkingsprincipe van MCCB wordt in dit artikel in detail besproken.

het meest voorkomende type MCCB is de thermisch-magnetische stroomonderbreker voor algemeen gebruik. Zie Figuur 1. MCCBs hebben vaak een thermisch overstroomovergangselement om bescherming te bieden tegen overbelasting, zoals wat wordt veroorzaakt wanneer een koppeling verkeerd is uitgelijnd op een elektromotor of een elektrisch apparaat te veel stroom trekt.

een momentaan overstroomelement is ook aanwezig ter bescherming tegen kortsluiting, zoals wat wordt veroorzaakt wanneer twee draden elkaar raken of wanneer de isolatie uitvalt. MCCBs hebben de volgende primaire componenten:

• frame of behuizing
• contactassemblages
• Booggoten
• OCPDs
• een bedieningsmechanisme
• Aansluitaansluitingen

een geïsoleerde stroomonderbreker (iccb) is een stroomonderbreker die qua constructie vergelijkbaar is met een MCCB, maar meestal een elektronische of digitale OCPD gebruikt en veel hogere onderbrekingen heeft.

figuur 1. MCCB gelabeld schakelschema

MCCB Frames en Cases

het frame op een MCCB is een gesloten eenheid die de andere componenten omringt en ondersteunt terwijl het isolatie biedt. Sealed-case stroomonderbrekers kunnen niet worden geopend of onderhouden, behalve voor het testen, inspectie en reiniging van de buitenkant. Vermogensschakelaars met gesloten behuizing kunnen op verschillende manieren worden geïdentificeerd: door een teerachtige stof, geklonken behuizingen of papieren afdichtingen over de schroeven van de behuizing. Opening sealed-case stroomonderbrekers ongeldig hun UL-lijst, die problemen kan veroorzaken als er een brand of ander ongeval met die stroomonderbrekers.MCCBs met een groot frame en de meeste ICCBs hebben vervangbare OCPDs en staan ook bekend als verwisselbare stroomonderbrekers. Verwisselbare stroomonderbrekers hebben koffers die kunnen worden geopend om te worden onderhouden en onderhouden. Oem ‘ s kunnen bepaalde onderdelen leveren zodat ze kunnen worden vernieuwd.

de OCPD kan worden vervangen door een element dat kan worden gedimensioneerd tot de frame rating van ICCBs en tot 80% van de frame rating van MCCBs. Zie Figuur 2.

Figuur 2. Verwisselbare stroomonderbrekers met het opschrift schakelschema

MCCB-Contactassemblages

de contactassemblages openen en sluiten circuits. De contacten op kleine MCCBs, zoals branch circuit breakers gebruikt in paneelborden, dragen de belastingstroom en fungeren ook als vonken contacten. Grote-frame stroomonderbrekers hebben aparte boogcontacten en hoofdcontacten. Een voordeel van MCCBs is dat hun contacten klein en licht zijn en een boog snel kunnen onderbreken, bijvoorbeeld in 1-1 / 2 tot 2 cycli. Stroombegrenzende versies kunnen een fout nog sneller oplossen, in een 1 ⁄ 2 cyclus of minder.

Boogcontacten helpen bij het onderbreken van bogen en zijn samengesteld uit een hardere legering dan de hoofdcontacten, die zijn ontworpen om alleen belastingstroom te dragen. De boogcontacten (boven) strekken zich uit voor de hoofdcontacten (onder). Als de stroomonderbreker sluit, raken de boogcontacten eerst aan (merk). Daarom doet elke boog die optreedt dit op de boogcontacten. De belangrijkste contacten dan raken onmiddellijk na de boog contacten aanraking.

de hoofdcontacten bestaan voornamelijk uit zilver en zijn zachter dan de boogcontacten, wat betekent dat ze snel zullen eroderen als de boogcontacten verkeerd worden aangepast of versleten. Nieuwe generatie stroombegrenzende stroomonderbrekers verschillen van standaard MCCBs en vooral door hun contactstructuren.

standaard MCCBs gebruiken enkelvoudige draaipuntmechanismen voor de contacten, terwijl stroombegrenzende stroomonderbrekers vaak dubbele draaipuntmechanismen gebruiken. Zie Figuur 3. De magnetische velden rond elk van de contacten stoten af en dwingen de contacten snel uit elkaar. Naarmate de kortsluitstroom erdoor toeneemt, worden de magnetische velden sterker en openen de contacten sneller.

Figuur 3. Standaard MCCBs Vs. ICCBs

om stroombegrenzende stroomonderbrekers (en stroombegrenzende zekeringen) te zijn, moet de kortsluitstroom hoog genoeg zijn om ervoor te zorgen dat deze zich in het stroombegrenzende gebied bevindt. Als de kortsluitstroom onder deze waarde ligt, reageert deze als een standaard stroomonderbreker.

MCCB – Booggoten

een boog is een langdurige ontlading van elektriciteit over een spleet in een circuit of tussen elektroden, meestal vergezeld van de elektroden (contacten) die worden verdampt en/of gesmolten door de extreme hitte van de boog.

een booggoot, ook bekend als boogblusser, is een structuur die boogverdelers bevat. Als het contactgedeelte wordt de boog tussen de boogcontacten getrokken. De boog stijgt (door zijn extreme temperatuur) en wordt daarbij uitgerekt door de boogverdelers. Dit koelt de boog af zodat deze gedoofd kan worden. MCCBs gebruikt booggoten om bogen uit te rekken, af te koelen en te doven, allemaal in 1-1⁄2 tot 2 cycli. Zie Figuur 4.

Figuur 4. MCCB Booggootdiagram

Over Stroombeveiligingsinrichtingen (OCPDs)

klein frame MCCBs gebruikt gewoonlijk thermisch-magnetische OCPDs.

een thermisch-magnetische OCPD is een OCPD die reageert op de warmte die ontstaat door het koperverlies (I2R) wanneer de stroom door een geleider gaat.

Koperverlies wordt veroorzaakt door de weerstand van de geleider tegen een stroom die erdoorheen gaat. Dit verlies wordt uitgedrukt als warmte. Hoe hoger de stroomstroom door een geleider, hoe meer warmte wordt gecreëerd. Een thermisch-magnetische OCPD maakt gebruik van een bimetaal strip geplaatst in het huidige pad. De bimetallische strip is gemaakt van twee metalen die verschillende uitzettingssnelheden hebben bij verhitting. De bimetallische strook is zo geconstrueerd dat het metaal met een hogere uitzettingsgraad de bimetallische strook dwingt om af te buigen of te buigen en de treksluiting los te laten. Dit gebeurt wanneer de stroomonderbreker een overstroomtoestand waarneemt die een vooraf bepaalde tijd aanhoudt.

een thermisch-magnetische OCPD biedt bescherming tegen overstroom en kortsluiting in MCCBs. Een thermisch-magnetische OCPD is ook bekend als een algemene trip unit. Andere namen voor een thermisch-magnetische OCPD zijn trip device en trip unit en worden vaak door elkaar gebruikt. Op groot frame MCCBs wordt meestal een elektronische OCPD gebruikt. Informatie met betrekking tot een specifieke OCPD is te vinden op het OEM-naambordje dat op de eenheid is aangebracht. Zie Figuur 5.

Figuur 5. Een thermisch-magnetische OCPD biedt bescherming tegen overstroom en kortsluiting in MCCBs en wordt soms aangeduid als een algemene trip unit.

een MCCB kan alleen een OCPD hebben met een continue stroom rating van 80% van de frame rating. Dit komt omdat een thermisch-magnetische OCPD een zeer brede tijdstroomkarakteristiek heeft, wat betekent dat OEM ‘ s extra rekening moeten houden met de stroomonderbreker om te struikelen zonder zichzelf te beschadigen door de warmte die wordt gegenereerd door de overtollige stroom.

MCCB werkingsprincipe

het bedieningsmechanisme van een MCCB opent en sluit de contactsamenstellingen en heeft drie posities: open, gesloten en trip. Branch stroomonderbrekers van het type dat wordt gebruikt voor panelen en verlichting panelen zijn van een vrij eenvoudig ontwerp. Zie Figuur 6.

Figuur 6. MCCB-bedieningsmechanisme

wanneer de contacten gesloten zijn, bevindt de vergrendeling zich in de vergrendelstand (gele cirkel). Omdat de contacten worden geopend en gesloten, beweegt de positie van de ritssluiting niet. Dit soort trip latch is een van de belangrijkste problemen met MCCBs in dat het, en andere delen van het bedieningsmechanisme, wordt gesmeerd in de fabriek.

de stroom door de contacten creëert warmte, die het smeermiddel in de loop van de tijd uitdroogt. Naarmate het in de fabriek toegepaste smeermiddel droogt, verdikt en vertraagt het de prestaties van de stroomonderbreker. Als het blijft drogen, begint het af te vlokken, en metaal-op-metaal slijtage optreedt. Deze metaal-op-metaal slijtage en de corrosie die kan optreden op de trip latch kan gemakkelijk leiden tot de stroomonderbreker niet te openen zoals vereist. De enige keer dat de vergrendeling van positie verandert is wanneer de stroomonderbreker wordt geactiveerd.

let op hoe de vergrendeling in de open en gesloten stand stilstaat, maar anders is in de stand. Trip latch storing is een van de belangrijkste oorzaken van MCCBs niet te werken in overeenstemming met de OEM-specificaties. Moderne Grote Frame MCCBs vaak rode mechanische trip knoppen. De trip knop bedient de trip vergrendeling direct. De vergrendeling (gele pijl in Figuur 6) beweegt niet wanneer de stroomonderbreker van de open naar de gesloten stand wordt geschakeld. Het beweegt echter wel wanneer de stroomonderbreker wordt geactiveerd. Zie Figuur 7.

Figuur 7. Een modern, groot frame MCCB-bedieningsmechanisme met het label diagram

stroomonderbreker veroudering en testen

een studie werd uitgevoerd door de Nuclear Regulatory Commission (NRC) in NUREG/ CR-5762, Wyle 60101, Comprehensive Aging Assessment of stroomonderbrekers and Relais, (geschreven in maart 1992) behandelt het onderwerp van storingen in MCCBs die drie tot vijf jaar in dienst waren geweest zonder onderhoud.

in dit rapport werden verschillende problemen vastgesteld met de 11 ondervraagden. Van de 11 stroomonderbrekers hadden er 5 defecten in de vertraging en hadden er 4 onmiddellijk uitschakelproblemen.

sommige stroomonderbrekers hadden meerpolige storingen en sommige hadden zowel ogenblikkelijke als langdurige vertragingsproblemen. Hoewel het onderzoek beperkt in aantal was, is het typerend voor problemen die in het veld tijdens het testen werden gezien.

de NRC heeft aanbevolen om de stroomonderbrekers om de drie jaar te testen en indien deze niet konden worden getest, waarbij elk jaar het “Push-to-Test”-of “Twist-to-Test” – mechanisme wordt gebruikt. Als een stroomonderbreker dergelijke testfuncties niet heeft, heeft de NRC aanbevolen om de schakelaar (handgreep) meerdere keren snel twee keer per jaar te bedienen om de functionaliteit te helpen behouden.

MCCB-aansluitingen

de veilige installatie van MCCBs en Iccbs (isolated-Case Circuit Breaker) is afhankelijk van de juiste aansluitingen. Als de afsluitingen niet goed zijn voltooid, kunnen ze brand stichten en apparatuur beschadigen. Veel grote ICCBs zijn ofwel direct aan de bus vastgeschroefd of zijn van een uittrekbare constructie. Zie Figuur 8. Problemen met dit soort verbindingen zijn vrij zeldzaam. Mcbb ‘ s worden vaak aangesloten met behulp van kabel of draad met een vastgelopen geleider, wat problemen kan veroorzaken omdat ze de neiging hebben om na verloop van tijd los te komen als gevolg van warmtecycli. Met de aansluitingen van standaard driefasige thermisch-magnetische industriële stroomonderbrekers worden de geleiders in de aansluitlugs gemonteerd en naar specificatie gedraaid. De terminal lug kan alleen worden gebruikt voor een bepaalde reeks draadmaten en draadtypes. Als de geleider te klein is, zal deze niet het oppervlak binnen de lug hebben om de verwachte hoeveelheid stroom te dragen.

Figuur 8. ICCB-Terminatiediagram

wanneer een kleine geleider is aangesloten op een terminal lug die voor een veel grotere geleider moet worden gebruikt, is er alleen punt-tot-puntcontact tussen de geleider en de terminal lug. Dit type verbinding veroorzaakt oververhitting op de verbinding en, indien niet gecorrigeerd, zal de geleider te worden onthard. Zie Figuur 9.

figuur 9. Aansluitpunten voor stroomonderbrekers

wanneer een geleider wordt gegloeid, draagt deze niet de juiste hoeveelheid stroom als gevolg van een verhoogde impedantie. De verhoogde impedantie zorgt voor verdere verwarming, waardoor de geleider een hoge impedantie heeft. Vaak wordt de isolatie rond een gegloeide geleider volledig verbrand door de warmte die wordt gegenereerd. Een gegloeide geleider moet worden vervangen of het gegloeide gedeelte moet worden afgesneden en een nieuw stuk van de geleider moet worden gesplitst.

het andere probleem met terminallugs is onjuiste torquing. Als de kabel loskomt in de terminal lug, zal de verbinding verwarmen als gevolg van verhoogde impedantie. Deze extra verwarming kan er ook voor zorgen dat de geleider wordt onthard. Vaak wanneer de terminal lug set schroef loskomt, vonken optreedt in de set schroefdraden. Typisch, dit kan niet worden gezien van buitenaf, dus de technicus kan de set schroef vastzetten en geloven dat het probleem is opgelost. Echter, de vonken in de schroefdraden meestal voorkomen dat de set schroef vast te draaien verder dan waar de vonken plaatsvond. Ongeacht hoeveel kracht op de stelschroef wordt uitgeoefend, wordt deze nooit volledig tegen de geleider aangespannen en blijft de oververhitting voortduren. Zie Figuur 10.

Figuur 10. MCCB onjuiste Torquing