Fusibles industriels et comment ils fonctionnent

Pourquoi protection de surintensité

 

Tous les systèmes électriques éprouvent par la suite des surintensités. À moins qu'enlevé à temps, même les surintensités modérées surchauffent rapidement les parties du système, l'isolation préjudiciable, les conducteurs, et l'équipement. Les grandes surintensités peuvent fondre des conducteurs et vaporiser l'isolation. Les courants très élevés produisent les forces magnétiques qui plient et tordent des barres omnibus. Ces courants élevés peuvent tirer des câbles de leurs terminaux et isolateurs et entretoises de fente.

Trop fréquemment, les incendies, les explosions, les vapeurs toxiques et la panique accompagnent des surintensités incontrôlées. Ceci endommage non seulement les systèmes électriques et l'équipement, mais peut causer la blessure ou la mort au personnel tout près.

Pour réduire ces risques, le Code® électrique national (NEC®), les règlements d'OSHA, et d'autres normes applicables de conception et d'installation exigent de la protection de surintensité qui déconnectera l'équipement surchargé ou censuré.

 

L'industrie et les organismes gouvernementaux ont développé des normes de rendement pour les dispositifs de surintensité et les procédures d'essais qui montrent la conformité aux normes et au NEC. Ces organismes incluent : l'American National Standards Institute (ANSI), association nationale (NEMA) de fabricants de matériel électrique, et l'association nationale de protection contre l'incendie (NFPA), qui travaillent en même temps que les laboratoires d'essais nationalement identifiés (NRTL) tel que des laboratoires (UL) de garants.

Les systèmes électriques doivent répondre à des exigences applicables de code comprenant ceux pour la protection de surintensité avant qu'on permette à des des utilités électriques de fournir le courant électrique à une installation.

Quelle est protection de surintensité de qualité ?

Un système avec la protection de surintensité de qualité a les caractéristiques suivantes :

• Répond à toutes les exigences légales, telles que le NEC, l'OSHA, les codes locaux, etc.
• Fournit la sécurité maximum pour le personnel, dépassant des objectifs minimum de code selon les besoins.
• Réduit au minimum des dommages matériels de surintensité, l'équipement, et les systèmes électriques.
• Provides a coordonné la protection. Seulement le dispositif de protection immédiatement sur la ligne côté d'une surintensité s'ouvre pour protéger le système et pour réduire au minimum le temps d'arrêt inutile.
• Est rentable tout en fournissant la capacité d'interruption de réservation pour la croissance future.
• Se compose de l'équipement et des composants pas sujet à l'obsolescence et à exiger seulement l'entretien minimum qui peut être exécuté par le personnel d'entretien régulier à l'aide des outils et de l'équipement facilement disponibles.

Types et effets de surintensité

Une surintensité est actuelle qui dépasse l'estimation d'ampère des conducteurs, de l'équipement, ou des dispositifs dans des conditions d'utilisation. Le terme « surintensité » inclut les deux surcharges et courts-circuits.

Surcharges

Une surcharge est une surintensité confinée aux chemins actuels normaux en lesquels il n'y a aucune panne d'isolation.

Des surcharges soutenues sont généralement provoquées en installant l'équipement excessif tel que les appareils d'éclairage supplémentaires ou trop de moteurs. Des surcharges soutenues sont également provoquées en surchargeant le matériel mécanique et par panne d'équipement telle que les incidences défaillantes. Sinon débranché dans des délais établis, les surcharges soutenues surchauffent par la suite des composants de circuit endommageant thermique l'isolation et d'autres parties du système.

Les dispositifs de protection de surintensité doivent déconnecter des circuits et l'équipement éprouvant les surcharges continues ou soutenues avant la surchauffe se produit. Même l'isolation modérée surchauffant peut sérieusement réduire la vie des composants et/ou de l'équipement impliqués. Par exemple, les moteurs surchargés juste de 15% peuvent éprouver moins de 50% de la vie normale d'isolation.

Les surcharges provisoires se produisent fréquemment. Les causes classiques incluent les surcharges provisoires d'équipement telles qu'une machine-outil prenant trop profondément d'une coupe, ou simplement commencer d'une charge inductive telle qu'un moteur. Puisque les surcharges provisoires sont par définition inoffensives, les dispositifs de protection de surintensité ne devraient pas ouvrir ou dégager le circuit.

Il est important de se rendre compte que les fusibles choisis doivent avoir à retard de temps suffisant pour permettre à des moteurs de démarrer et les surcharges provisoires à s'abaisser. Cependant, la surintensité continue, les fusibles doivent alors s'ouvrir avant que des parties du système soient endommagées. Littelfuse POWR-PRO® et fusibles à retard de temps de POWR-GARD® sont conçus pour rencontrer ces types de besoins protecteurs. Généralement les fusibles à retard de temps tiennent 500% du courant évalué pendant un minimum de dix secondes, pourtant s'ouvriront toujours rapidement sur des valeurs plus élevées du courant.

Quoique les moteurs à haute efficacité gouvernement-exigés et les moteurs de la conception E de NEMA aient des courants verrouillés beaucoup plus élevés de rotor, les fusibles à retard de temps de POWR-PRO® tels que la série de FLSR_ID, de LLSRK_ID, ou d'IDSR ont à retard de temps suffisant pour permettre à des moteurs de démarrer quand les fusibles sont correctement choisis selon le NEC®.

Courts-circuits

Un court-circuit est une surintensité coulant en dehors de son chemin normal. Des types de courts-circuits sont généralement divisés en trois catégories : défauts boulonnés, défauts courbants, et défauts de la terre. Chaque type de court-circuit est défini dans la section de termes et de définitions.

Un court-circuit est provoqué par une panne d'isolation ou une connexion défectueuse. Pendant le fonctionnement normal d'un circuit, la charge reliée détermine le courant. Quand un court-circuit se produit, le courant dévie la charge normale et prend « un chemin plus court, » par conséquent le terme “court-circuit”. Puisqu'il n'y a aucune impédance de charge, le seul facteur limitant l'écoulement actuel est l'impédance de système de distribution totale des générateurs de l'utilité au point de défaut.

Un système électrique typique pourrait avoir une impédance de charge normale de 10 ohms. Mais dans une situation monophasée, le même système pourrait avoir une impédance de charge de 0,005 ohms ou de moins. Afin de comparer les deux scénarios, il est le meilleur d'appliquer la loi d'ohm (I = E/R pour des systèmes à C.A.). Un circuit monophasé de 480 volts avec l'impédance de charge de 10 ohms dessinerait 48 ampères (480/10 = 48). Si le même circuit a une impédance de système de 0,005 ohms quand la charge est court-circuitée, le courant de défaut disponible grimperait de manière significative jusqu'à 96 000 ampères (480/0.005 = 96 000).

Comme indiqué, les courts-circuits sont des courants qui coulent en dehors de leur chemin normal. Indépendamment de l'importance de surintensité, le courant excessif doit être enlevé rapidement. Sinon enlevé promptement, les grands courants liés aux courts-circuits peuvent exercer trois effets profonds sur un système électrique : chauffage, effort magnétique, et courber.

Le chauffage se produit dans chaque partie d'un système électrique quand le courant traverse le système. Quand les surintensités sont assez grandes, la chauffage est pratiquement instantanée. L'énergie dans de telles surintensités est mesurée en secondes ampère-carrées (I2t). Une surintensité de 10 000 ampères qui dure pendant 0,01 secondes a un I2t de 1 000 000 A2s. Si le courant pourrait être réduit de 10 000 ampères à 1 000 ampères pour la même période, l'I2t correspondant serait réduit à 10 000 A2s, ou à juste un pour cent de la valeur originale.

Si le courant dans un conducteur augmente 10 fois, l'I2t augmente 100 fois. Un courant de seulement 7 500 ampères peut fondre un câblage cuivre d'A.W.G. #8 dans 0,1 seconde. Dans un délai de huit millisecondes (0,008 secondes ou un demi- cycle), un courant de 6 500 ampères peut soulever la température #12 du câblage cuivre isolé thermoplastique d'A.W.G. THHN de sa température de fonctionnement de 75°C à sa température maximum de court-circuit de 150°C. tous les courants plus grands que ceci peut immédiatement vaporiser les isolations organiques. Les arcs au moment où le défaut ou de la commutation mécanique telle que les commutateurs ou les disjoncteurs automatiques de transfert peuvent mettre à feu les vapeurs causant les explosions violentes et l'éclair électrique.

L'effort magnétique (ou la force) est une fonction du courant de pointe carré. Les courants de défaut de 100 000 ampères peuvent exercer des forces de plus de 7 000 livres. par pied de barre omnibus. Les efforts de cette grandeur peuvent endommager l'isolation, tirer des conducteurs des terminaux, et soumettre à une contrainte des terminaux d'équipement suffisamment tels que les dommages significatifs se produisent.

Courber au moment où le défaut fond et vaporise tous les conducteurs et composants impliqués dans le défaut. Les arcs brûlent souvent par des caniveaux et des clôtures d'équipement, versant le secteur avec le métal fondu qui commence rapidement les feux et/ou blesse n'importe quel personnel dans le secteur. Des courts-circuits supplémentaires sont souvent créés quand le matériel vaporisé est déposé sur des isolateurs et d'autres surfaces. Les courber-défauts soutenus vaporisent l'isolation organique, et les vapeurs peuvent éclater ou brûler.

Si les effets chauffent, l'effort magnétique, et/ou courber, le possible détérioration aux systèmes électriques peuvent être significatifs en raison de l'occurrence de courts-circuits.

II. considérations de sélection

Considérations de sélection pour des fusibles (600 volts et ci-dessous)

Puisque la protection de surintensité est cruciale à l'opération fiable et à la sécurité de système électrique, la sélection et la demande de dispositif de surintensité devraient être soigneusement examinées. En choisissant des fusibles, les paramètres ou les considérations suivants doivent être évalués :

• Estimation actuelle
• Estimation de tension
• Estimation de interruption
• Type de la protection et de caractéristiques des fusées
• Limitation actuelle
• Taille physique
• Indication

Recommandations de fusion industrielles générales

Basé sur les considérations ci-dessus de sélection, ce qui suit est recommandé :

Fusibles avec des estimations d'ampère de 1/10 par 600 ampères

• Quand les courants de défaut disponibles sont moins de 100 000 ampères et quand l'équipement n'exige pas les caractéristiques actuel-plus limiteuses de la classe RK1 d'UL fond, les fusibles actuel-limiteurs de la classe RK5 de série de FLNR et de FLSR_ID fournissent des caractéristiques à retard de temps et faisantes un cycle supérieures à un plus peu coûteux que les fusibles RK1. Si les courants de défaut disponibles dépassent 100 000 ampères, l'équipement peut avoir besoin des capacités supplémentaires d'actuel-limitation du LLNRK, LLSRK et la classe RK1 de série de LLSRK_ID fond.
• Les fusibles de la classe T de série d'action rapide de JLLN et de JLLS possèdent les caractéristiques qui fait gagner de la place qui les rendent particulièrement appropriées à la protection des disjoncteurs moulés de cas, des banques de mètre, et des applications semblables du limité-espace.
• Des fusibles de la classe J de série à retard de temps de JTD_ID et de JTD sont utilisés dans des applications de centre de contrôle de moteur d'OEM aussi bien que d'autres applications de moteur et de transformateur de MRO exigeant le type qui fait gagner de la place du CEI - la protection 2.
• Des fusibles CD de série de la classe cc et de la classe sont utilisés aux circuits et aux panneaux de commande de commande où l'espace est à une prime. Les fusibles de série de Littelfuse POWR-PRO CCMR mieux sont utilisés pour la protection de petits moteurs, alors que les fusibles de série de Littelfuse KLDR assurent la protection optimale pour des transformateurs de puissance de contrôle et des dispositifs semblables.

Pour des questions au sujet des applications de produit, appelez notre groupe de support technique à 800-TEC-FUSE.

Fusibles avec des estimations d'ampère de 601 par 6 000 ampères

Pour la protection supérieure de la plupart de polyvalent et circulez en voiture les circuits, il est recommandé d'employer la classe L fusibles de série de POWR-PRO® KLPC. La classe L fusibles sont la seule série à retard de temps de fusible disponible dans ces estimations plus élevées d'ampère.

L'information sur toute la série de fusible de Littelfuse référencée ci-dessus peut être trouvée sur les classes de fusible d'UL/CSA et les diagrammes d'applications ont trouvé du guide technique d'application à l'extrémité du catalogue de produits de POWR-GARD.

Liste de contrôle industrielle de protection de circuit

Pour choisir le dispositif de protection approprié de surintensité pour un système électrique, le circuit et les concepteurs de systèmes devraient se poser les questions suivantes avant qu'un système soit conçu :

• Quel est le courant normal ou moyen prévu ?
• Quel est (trois heures ou plus) le courant continu maximum prévu ?
• Quels irruption ou courants de montée subite provisoires peut être prévue ?
• Les dispositifs de protection de surintensité peuvent-ils distinguer l'irruption et les courants de montée subite prévus, et s'ouvrir dans les surcharges et les conditions soutenues de panne ?
• Quelles extrémités un peu environnementales sont possibles ? La poussière, l'humidité, les extrémités de la température et d'autres facteurs doivent être considérés.
• Que le courant de défaut disponible maximum est-il le dispositif de protection peut-il devoir s'interrompre ?
• Le dispositif de protection de surintensité est-il évalué pour la tension de système ?
• Le dispositif de protection de surintensité assurera-t-il la protection la plus sûre et la plus fiable pour l'équipement spécifique ?
• Dans des conditions de court-circuit, le dispositif de protection de surintensité réduira-t-il au minimum la possibilité d'une incendie ou d'une explosion ?
• Le dispositif de protection de surintensité répond-il à toutes les normes de sécurité et exigences applicables d'installation ?

Les réponses à ces questions et à d'autres critères aideront à déterminer le type dispositif de protection de surintensité pour employer pour la sécurité, la fiabilité et la représentation optimas.