• Articles
• admin

en strömbrytare (MCCB) är en strömbrytare som använder ett gjutet fodral för att hysa och stöder dess strömbärande komponenter samt att vara en del av isoleringssystemet. MCCB: s arbetsprincip diskuteras i detalj i den här artikeln.

den vanligaste typen av MCCB är den termiska magnetiska allmänna brytaren. Se Figur 1. MCCB har ofta ett termiskt överströmsutlösningselement för att ge skydd mot överbelastning, till exempel vad som orsakas när en koppling är feljusterad på en elektrisk motor eller en elektrisk enhet drar för mycket ström.

ett momentant överströmselement tillhandahålls också för att skydda mot kortslutning, till exempel vad som orsakas när två ledningar berör eller när isoleringen misslyckas. MCCBs har följande primära komponenter:

• ram eller hölje
• kontaktaggregat
• Bågskenor
• OCPDs
• en manövermekanism
• Terminalanslutningar

en kretsbrytare med isolerat hölje (iccb) är en krets Breaker som liknar konstruktion till en MCCB men vanligtvis använder en elektronisk eller digital OCPD och har mycket högre avbryta betyg.

Figur 1. MCCB-märkt kretsschema

MCCB-ramar och fodral

ramen på en MCCB är en sluten enhet som omger och stöder de andra komponenterna samtidigt som den ger isolering. Förslutna brytare kan inte öppnas eller servas, förutom testning, inspektion och rengöring av utsidan.

förslutna brytare kan identifieras på flera sätt: med en tjärliknande substans, nitade höljen eller papperstätningar över höljets skruvar. Öppna slutna fall brytare ogiltigförklara deras UL notering, vilket kan orsaka problem om det finns en brand eller annan olycka som involverar dessa brytare.

MCCB: er med stor ram och de flesta Iccb: er har utbytbara OCPD: er och är också kända som utbytbara trippbrytare. Utbytbara trip brytare har fall som kan öppnas för att servas och underhållas. OEM kan tillhandahålla vissa delar så att de kan förnyas.

OCPD kan ersättas med ett element som kan dimensioneras upp till ramklassificeringen för Iccbs och upp till 80% av Ramklassificeringen för MCCBs. Se Figur 2.

Figur 2. Utbytbara kretsbrytare märkta kretsschema

MCCB – Kontaktaggregat

kontaktaggregaten öppnar och stänger kretsar. Kontakterna på små MCCB, som grenbrytare som används i panelbrädor, bär belastningsströmmen och fungerar också som bågkontakter. Brytare med stor ram har separata bågkontakter och huvudkontakter.

en fördel som MCCB har är att deras kontakter är små, lätta och kan avbryta en båge snabbt, till exempel i 1-1/2 till 2 cykler. Strömbegränsande versioner kan rensa ett fel ännu snabbare, i en 1-2-cykel eller mindre.

Bågkontakter hjälper till att avbryta bågar och består av en hårdare legering än huvudkontakterna, som är konstruerade för att endast bära belastningsström. Bågkontakterna (övre) sträcker sig framför huvudkontakterna (nedre). När brytaren stängs berör bågkontakterna (make) först. Därför gör varje båge som uppstår det på bågkontakterna. Huvudkontakterna berör sedan omedelbart efter att bågkontakterna berör.

huvudkontakterna består huvudsakligen av silver och är mjukare än bågkontakterna, vilket innebär att de kommer att eroderas snabbt om bågkontakterna är feljusterade eller slitna. Nya generationens strömbegränsande brytare skiljer sig från vanliga MCCB och främst av deras kontaktstrukturer.

standard MCCB använder enkla pivotpunktsmekanismer för kontakterna, medan strömbegränsande brytare ofta använder dubbla pivotmekanismer. Se Figur 3. Magnetfälten runt var och en av kontakterna stöter bort och tvingar snabbt kontakterna isär. När kortslutningsströmmen som strömmar genom dem ökar blir magnetfälten starkare och kontakterna öppnas snabbare.

Figur 3. Standard MCCBs Vs. ICCBs

för att dessa brytare (och strömbegränsande säkringar) ska vara strömbegränsande måste kortslutningsströmmen vara tillräckligt hög för att den ska vara i sin strömbegränsande region. Om kortslutningsströmmen är under detta värde, svarar den som en standardbrytare.

MCCB Arc rännor

en båge är en ihållande urladdning av elektricitet över ett gap i en krets eller mellan elektroder, vanligen åtföljd av elektroderna (kontakter) som förångas och/eller smälts av den extrema värmen i bågen.

en bågränna, även känd som bågsläckare, är en struktur som innehåller bågdelare. Som kontaktdel dras bågen mellan bågkontakterna. Bågen stiger (på grund av sin extrema temperatur) och, som den gör, sträcker sig av bågdelarna. Detta kyler bågen så att den kan släckas. MCCBs använder bågrännor för att sträcka bågar, kyla ner dem och släcka dem, allt i 1-1 2 till 2 cykler. Se Figur 4.

Figur 4. MCCB Arc ränna Diagram

över nuvarande skyddsanordningar (OCPD)

små-frame MCCB använder vanligtvis termisk-magnetiska OCPD.

en termisk-magnetisk OCPD är en OCPD som reagerar på värmen som skapas av kopparförlusten (i2r) när strömmen passerar genom en ledare.

Kopparförlust orsakas av ledarens motstånd mot en ström som passerar genom den. Denna förlust uttrycks som värme. Ju högre strömflödet genom en ledare desto mer värme skapas. En termisk-magnetisk OCPD använder en bimetallisk remsa placerad i den aktuella vägen. Den bimetalliska remsan är gjord av två metaller som har olika expansionshastigheter vid uppvärmning. Den bimetalliska remsan är konstruerad så att metallen som har en högre expansionshastighet tvingar den bimetalliska remsan att avböja eller böja och släppa utlösningslåset. Detta inträffar när brytaren känner av ett överströmstillstånd som varar en förutbestämd tid.

en termisk magnetisk OCPD ger skydd mot överström och kortslutning i MCCBs. En termisk-magnetisk OCPD är också känd som en generell trippenhet. Andra namn för en termisk-magnetisk OCPD är trippenhet och trippenhet och används ofta omväxlande. På MCCBs med stor ram används vanligtvis en elektronisk OCPD. Information om en specifik OCPD finns på OEM-typskylten som är fäst på enheten. Se Figur 5.

Figur 5. En termisk-magnetisk OCPD ger skydd mot överström och kortslutning i MCCBs och kallas ibland för en generell trippenhet.

en MCCB kan bara ha en OCPD med en kontinuerlig strömklassificering på 80% av ramklassificeringen. Detta beror på att en termisk-magnetisk OCPD har en mycket bred tidsströmskarakteristikkurva, vilket innebär att OEM-tillverkare måste göra en extra ersättning för att brytaren ska resa utan att skada sig från värmen som genereras av överskottsströmflödet.

MCCB arbetsprincip

en MCCB: s arbetsmekanism öppnar och stänger kontaktaggregaten och har tre lägen: öppna, stängda och trip. Grenbrytare av den typ som används för panelerbrädor och belysningspaneler har en ganska enkel design. Se Figur 6.

Figur 6. MCCB manövermekanism

med kontakterna stängda är spärrhaken i låst läge (gul cirkel). När kontakterna öppnas och stängs rör sig inte spärrläget. Denna typ av tripplås är en av de största problemen med MCCBs genom att den och andra delar av manövermekanismen smörjs på fabriken.

strömflödet genom kontakterna skapar värme, vilket torkar ut smörjmedlet över tiden. När det fabriksapplicerade smörjmedlet torkar, tjocknar det och saktar strömbrytarens prestanda. När det fortsätter att torka börjar det flaga av och metall-till-metall-slitage uppstår. Detta metall-till-metall-slitage och den korrosion som kan uppstå på spärrhaken kan lätt orsaka att brytaren inte öppnas efter behov. Den enda gången tripplåset ändrar läge är när brytaren utlöses.

notera hur tripplåset står stilla i öppet och stängt läge men är annorlunda i trippläget. Tripplåsfel är en av de främsta orsakerna till att MCCBs inte fungerar i enlighet med OEM-specifikationerna. Moderna MCCB med stor ram innehåller ofta röda mekaniska trippknappar. Trip-knappen Driver tripplåset direkt. Tripplåset (gul pil i Figur 6) rör sig inte när brytaren växlas från öppet till stängt läge. Det rör sig dock när strömbrytaren utlöses. Se Figur 7.

Figur 7. En modern MCCB-manövermekanism med stor ram märkt diagram

strömbrytare åldrande och testning

en studie gjordes av Nuclear Regulatory Commission (NRC) i Nureg/ CR-5762, Wyle 60101, omfattande åldrande bedömning av Brytare och reläer, (skriven i mars 1992) täcker ämnet för fel i MCCB som hade varit i drift tre till fem år utan underhåll.

i denna rapport hittades olika problem med de 11 undersökta brytarna. Av de 11 brytarna hade 5 långvariga fördröjningsfel och 4 hade momentana trippproblem.

vissa brytare hade flera poliga fel och vissa hade både momentana och långvariga fördröjningsproblem. Även om undersökningen var begränsad i antal är den typisk för problem som ses i fältet under testningen.

NRC rekommenderade primär injektionstestning av brytarna vart tredje år och om de inte kunde testas, använd mekanismen” Push-to-Test ”eller” Twist-to-Test ” varje år. Om en strömbrytare inte har sådana testfunktioner rekommenderade NRC att använda växeln (handtaget) flera gånger snabbt två gånger om året för att upprätthålla funktionaliteten.

MCCB-anslutningar

säker installation av MCCB och Iccb-brytare (isolated-Case Circuit Breaker) beror på korrekta avslutningar. Om avslutningarna inte slutförs ordentligt kan de starta bränder och skada utrustning. Många stora Iccb: er är antingen bultade direkt på bussen eller har en utdragbar konstruktion. Se Figur 8. Problem med dessa typer av anslutningar är ganska sällsynta.

MCCB: er är ofta anslutna med strängad ledarkabel eller tråd, vilket kan orsaka problem eftersom de har en tendens att lossna över tiden på grund av värmecykling. Med terminalanslutningarna av standard trefas termisk-magnetiska industriella brytare, är ledarna monterade i terminalklackarna och vrids till specifikation. Terminalklacken kan endast användas för ett visst antal trådstorlekar och trådtyper. Om ledaren är för liten kommer den inte att ha ytan inom klacken för att bära den förväntade mängden ström.

figur 8. Iccb-Termineringsschema

när en liten ledare är ansluten till en terminalklack som ska användas för en mycket större ledare, finns det bara punkt-till-punkt-kontakt mellan ledaren och terminalklacken. Denna typ av anslutning orsakar överhettning vid anslutningen och, om den inte korrigeras, kommer ledaren att bli glödgad. Se Figur 9.

Figur 9. Strömbrytare Terminalklackar

när en ledare blir glödgad, bär den inte rätt mängd ström på grund av ökad impedans. Den ökade impedansen orsakar ytterligare uppvärmning, vilket gör att ledaren har en hög impedans. Ofta blir isoleringen runt en glödgad Ledare helt bränd på grund av värmen som genereras. En glödgad ledare måste bytas ut eller den glödgade delen måste skäras av och en ny del av ledaren måste skarvas in.

den andra frågan om terminalklackar är felaktig vridning. Om kabeln lossnar inuti terminalklacken värms anslutningen på grund av ökad impedans. Denna extra uppvärmning kan också leda till att ledaren blir glödgad. Ofta när anslutningsskruven lossnar, uppstår ljusbågar inuti de inställda skruvgängorna. Vanligtvis kan detta inte ses från utsidan, så teknikern kan dra åt setskruven och tro att problemet är löst. Emellertid förhindrar bågningen inuti gängorna vanligtvis att ställskruven dras åt längre än där bågningen ägde rum. Oavsett hur mycket kraft som appliceras på ställskruven är den aldrig helt åtdragen mot ledaren och överhettningen fortsätter. Se Figur 10.

Figur 10. MCCB felaktig vridmoment