توضیحات
5- 3 لوازم انتقال
5- 1-3 آیین‌نامه‌ها و استانداردها
در اين بخش از چند آیین‌نامه و استاندارد مرتبط با لوازم انتقال استفاده‌شده و يا به آن‌ها ارجاع داده می‌شود.
آیین‌نامه‌ها و استانداردهاي مربوط به حفاظت وسايل انتقال، بسته به كاربردهاي مختلف تجهيزات با يكديگر تفاوت دارند. براي مثال NEC، الزامات خود را به تجهيزات انتقال در موارد نيروي برق اضطراري و پشتيبان محدود كرده است. استانداردهاي آمريكايي ANSI در مورد ساخت و آزمون سوييجهاي انتقال خودكار اطلاعات قابل‌توجهي ارائه می‌دهند. امروزه، بيشتر كاربران بر كفايت و تاييد تجهيزات توسط آزمایشگاه‌هاي آزمون كه ازنظر ملي شناخته‌شده هستند، تأکید دارند. بدين دليل در اين بخش از نشريه توجه خاصي به آزمون به عمل آمده است. به‌هرحال، هدف اصلي چنين آزمايش گاه‌های آزمون، ايمني بوده و كاربر در هنگام انتخاب و كاربرد سويچ انتقال بايد در مورد قابل‌اعتماد بودن آن‌ها دقت نمايد. بايد توجه كرد كه استاندارد كانادايي CSA در مورد سوييج هاي انتقال خودكار شبيه ANSI است. همچنين به علت نياز در سراسر دنيا، كميسون الكترونيك بين المللي (IEC) استانداردي در مورد سوييج هاي انتقال خودكار تدوين و ارائه داده است. 5- 3- 2 نرخ‌های ايستادگي جريان
عملكرد صحيح سويچ هاي انتقال بخش حياتي و تعيين كننده كاركرد صحيح و مناسب سيستمي است كه در آن سويچ ها به طرز دقيقي به كار گرفته می‌شوند و اهميت اين امر در مورد سويچهاي انتقال شايد بيش از وسايل مدار نهايي باشد. طرح، كاركرد عادي و نرخ‌های جريان خرابي سويچ نقش مهمي در كاربرد حفاظت آن‌ها ايفاء می‌کند. آن‌ها بايد قادر به اتصال در جریان‌های هجومي زياد، مقاوم در برابر جریان‌های خرابي و داراي چرخه كاركرد شديد در سويچينگ بار با نرخ عادي باشد. كليه اين عوامل درواقع مشخصههاي توانايي چنين سويچهايي بوده و بنابراين ازنظر حفاظت اهميت دارند، معذالك در اين فصل عمدتا بر قابليت ايستادگي در برابر خرابي تأکید خواهد شد. هماهنگي وسايل حفاظت اضافه جريان با نرخ‌های سويچ انتقال، تحت شرايط خرابي، يكي از جنبههاي مهم حفظ يكپارچگي و قابليت اعتماد مورد لزوم در عملكرد سيستم نيروي برق اضطراري يا پشتيبان می‌باشد. اثرات مخرب جریان‌های خرابي زياد معمولاً به دو بخش زير قابل تقسيم است: 1() تنش هاي مغناطيسي كه سعي در بازنگاهداشتن كنتاكت هاي سويچ و خم كردن شينه ها دارند و 2() انرژي حرارتي كه می‌تواند سويچ را ذوب، تغيير شكل يا به آن صدمه اي بزند. هر يك يا هر دو اين اثرات می‌تواند سبب خرابي سويچ گردد.
خرابي حاصل از جریان‌های اتصال كوتاه زياد معمولاً به افت ولتاژ اساسي منجر شده و اين افت ولتاژ توسط رله‌های حسگر ولتاژ در سويچ انتقال خودكار حس و آشكارسازي می‌شود. ازنظر حفاظت، ضروري است كه كنتاكت هاي سويچ به حالت بسته باقي بماند تا این‌که وسايل حفاظتي بتوانند خرابي را رفع كنند. جدايي كنتاكت ها، قبل از شروع به كار وسيله حفاظتي، می‌تواند به‌اندازه كافي جرقه و گرما توليد كرده و به‌سویچ صدمه بزند. به‌منظور تأمین قابليت اعتماد و حفاظت موردنیاز در عملكرد سويچ انتقال خودكار به چند طريق اقدام می‌شود. از تأخیر زماني متداول براي پرهيز از انتقال فوري مكانيسمهايي كه به‌صورت مكانيكي عمل می‌کنند و استفاده از ساختارهاي كنتاكت كه به‌طور اخص با فشار كنتاكت بالا طراحی‌شده‌اند و در برخي موارد نيز نيروهاي الكترومغناطيسي جهت افزايش فشار كنتاكت به كار گرفته می‌شوند می‌توان به‌عنوان راه‌حل نام برد. بنابراين می‌توان نتيجه گرفت كه كاربرد مناسب سويچ در نرخ ايستادگي آن اهميت داشته و از ذوب شدن کنتاکی‌ها جلوگيري نموده و مانع گرم شدن بیش‌ازحد و تغيير شكل هرگونه اتصال در مسير مداري شده و به سبب آن عمر مفيد كاري سويچ طولاني و قابليت اعتماد آن افزايش می‌یابد.
استاندارد ANSI / UL 1008 به‌منظور اطمينان از قابليتهاي ايستادگي سويچها، الزامات آزمون خاصي را مقرر می‌کند. ازجمله آن‌ها، روش‌ها و انواع كاربردهاي وسيله اضافه جريان، جریان‌های اتصال كوتاه در دسترس مورد لزوم و معيارهاي صدمه مجاز درحالی‌که هنوز می‌تواند به کار خود ادامه دهد را می‌توان نام برد.
همچنين الزامات ضريب توان مدار آزمون تعيين و داده‌شده است. بايد در تعيين روش آزمون قابل‌اعمال به‌سویچ هاي انتقال با سازندگان مشورت شود. تعيين استفاده از فيوز يا كليد خودكار (و اندازه و نوع آن) و مشخص كردن نسبت XR مدار آزمون هر دو عوامل مهمي در ارزيابي و قضاوت این‌که سويچ براي كاربرد موردنظر است يا نه، می‌باشند. براي مثال فيوزهاي جريان محدود يا كليدهاي خودكار جريان محدود در مقايسه با به كار گرفتن كليد خودكار معمولي، مدت‌زمان جريان اتصال كوتاه را به‌طور قابل‌ملاحظهاي محدود خواهد كرد. مشخصات سويچ ها بايستي با دقت بررسی‌شده و زماني كه جریان‌های خرابي پيك لحظه‌ای و غير متقارن به كار می‌روند مشخص شود تا از گمراه شدن توسط مشخصاتي شامل ظاهرا اعداد بزرگي كه در عمل ممكن است نرخ‌های جريان پيك يا غير متقارن باشد، پرهيز گردد. در شرايط عادي و در هنگام هماهنگي مشخصههاي زمان ـ جريان سويچها و وسايل حفاظتي، بايد از آمپرهاي مؤثر متقارن استفاده شود.
علاوه بر اين، استاندارد فوق‌الذکر، ن رخهاي ايستادگي را براي سويچ هاي انتقال كه از حفاظت اضافه جريآن‌یکپارچه يا وسايل حفاظتي اضافه جريان خارجي استفاده می‌کنند، مشخص مي سازد. در حالتي كه كليدهاي خودكار به‌صورت يكپارچه در طراحي سويچ به کار گرفته‌شده‌اند، بايد توجه كرد كه كنتاكت هاي سويچ انتقال در مدت‌زمان اتصال كوتاه به حالت بسته باقي نمانده بلكه جريان را قطع خواهد كرد. بنابراين نرخ ايستادگي را می‌توان همان نرخ وقفه در نظر گرفت. مبادله واژه هاي وقفه و ايستادگي می‌تواند سبب سوء تفاهم شود. بخصوص در هنگامی‌که سويچ هاي انتقال از نوع كليد خودكار يكپارچه و فاقد واحدهاي لغزش، به همراه وسايل حفاظتي اضافه جريان خارجي به کار گرفته می‌شوند اين امر اهميت دارد. در اين مورد، هنگام ارزيابي نرخ ايستادگي بايد احتياط لازم به عمل آيد چون برداشتن و حذف واحد لغزش می‌تواند نرخ وقفه را كاهش داده و درنتیجه نرخ ايستادگي را يا 2 3 برابر پايين بياورد.
جدول 5- 1 مثالي از ن رخهاي جريان ايستادگي سويچ سازنده را در شرايطي كه توسط فيوزهاي جريان محدود يا كليدهاي خودكار معمولي محافظت می‌شوند، نشان می‌دهد. اين جدول تفاوت نرخ‌های جريان ايستادگي سويچها را، به علت تفاوتهاي ذاتي بين كليدهاي معمولي و فيوزها، نشان می‌دهد. كنتاكت هاي عادي و اضطراري نرخ‌های ايستادگي يكساني دارند اگرچه كنتاكتهاي اضطراري معمولاً مجبور نيستند در برابر جریان‌های بالايي كه در منابع عادي توليد می‌شوند ايستادگي كنند. لازم به ذكر است كه جدول مذكور به‌عنوان راهنما، براي كليه سويچها ارائه نشده است چون داده‌ها ازنظر انواع سويچ ها و در ميان سازندگان متغير و متنوع می‌باشند.
جدول 5 -1: مثالي از سويچهاي انتقال خودكار مناسب براي جريان خرابي متداول
آمپرهاي مؤثر متقارن متداول در Vac 480 و نسبت XR برابر با 6/6 يا كمتر نرخ سويچ (آمپر)
در هنگام استفاده با كليدهاي خودكار با قالب ريخته شده در هنگام استفاده با فيوزهاي جريان محدود كلاس J و L
نرخ لغزش حداكثر كليد خودكار
(آمپر) نرخ جريان
ايستادگي اندازه حداكثر فيوز
(آمپر) نرخ جريان
ايستادگي
50 10000 60 100000 30
150 22000 300 100000 100
600 22000 400 200000 260
600 35000 800 200000 400
2500 42000 1200 200000 600
25000 42000 1200 200000 800
2500 65000 2000 200000 1000
2500 65000 2000 200000 1200
2500 85000 3000 200000 1600
2500 85000 300 200000 2000
5000 100000 6000 200000 4000
يادآوري: نسبت XR ، اندازه وسايل حفاظتي اضافه جريان و نرخ‌های جريان ايستادگي بسته به سازنده تغيير می‌کند.
5- 3- 3 اهميت نسبت XR
نسبت فوق، نسبت XR مداري است كه حداكثر جريان پيك در دسترس و به تبع آن حداكثر تنش هاي مغناطيسي كه می‌تواند رخ دهد را تعيين می‌کند. با افزايش نسبت XR ، هر دو قابليت ايستادگي سويچ در برابر خرابي و قابليت وسيله حفاظتي اضافه جريان نيز بايد افزايش يابد. ضرايب توان، نسبت هاي XR و رابطه آن‌ها با جريان پيك را می‌توان در جدول 2 استاندارد IEEE Std C37.26 ملاحظه كرد. در خيلي موارد نرخ وقفه جريان متقارن كليد خودكار يا نرخ ايستادگي سويچ انتقال را، در شرايطي كه به نسبت XR بزرگ‌تر ازآنچه كه وسيله مذكور در آزمون به ازاء آن به‌طور سالم ايستادگي كرده اعمال شوند، بايد كاهش يابد.
هنگامی‌که فيوزهاي جريان محدود به‌عنوان وسايل حفاظتي در سويچها استفاده شوند، جريان لحظه‌ای پيك كه مجاز به عبور از فيوز است نبايستي از جريان پيك لحظه‌ای كه به ازاء آن سويچ آزمايش شده است، بيشتر باشد. همچنين، نرخ وقفه فيوز ونسبت XR آزمون بايستي به ترتيب بزرگ‌تر از جريان خرابي در دسترس و نسبت XR اسمی‌باشد.
جداول 5- 2 الي 4-5 نحوه تغييرات ن رخهاي وقفه كليد خودكار، نرخ‌های وقفه فيوز ونرخهاي ايستادگي سويچ انتقال را برحسب نسبتهاي XR نشان می‌دهند.
جدول 5 -2: الزامات وقفه كليد خودكار ولتاژ پايين و قالب ريخته شده
نسبت XR ضريب توان آزمون
(٪) نرخ وقفه (آمپرهاي متقارن)
كليدهاي خودكار نيروي برق كليدهاي خودكار قالب ريخته شده
1/73 – 1/98 45 - 50 ـ 10000 يا كمتر
3/18 - 3/87 23 – 30 ـ 10001 - 20000
4/9 - 6/6 15 – 20 ـ 20001 و بيشتر
حداقل 6/6 حداكثر 15 تمام نرخ ها ـ
جدول 5 -3: الزامات ايستادگي سويچ انتقال خودكار
نسبت XR ضريب توان آزمون
(٪) جريان در دسترس آزمون ايستادگي (آمپرهاي متفارن)
1/73 – 2/29 45 - 50 10000 0 يا كمتر
3/18 – 3/87 25 – 30 10001 - 200000
حداقل 4 حداكثر 20 20001 و بيشتر
جدول 5 -4: الزامات آزمون وقفه فيوز
نسبت XR ضريب توان آزمون
(٪) جريان ازمون وقفه (آمپرهاي متقارن) رده فيوز
1/73 – 1/98 45 - 50 10000 H
حداقل 9/4 حداكثر 20 50000 K
100000
200000
حداقل 9/4 حداكثر 20 200000 J
حداقل 9/4 حداكثر 20 200000 L
حداقل 9/4 حداكثر 20 200000 R
حداقل 9/4 حداكثر 20 200000 T
5- 3-4 نرخ‌های ايستادگي از نقطه نظر زمان
اندازه و مقدار جريان خرابي و مدت‌زمان آن، انرژي گرمايي و تنش حرارتي تولیدشده در طول خرابي را مشخص كرده و اين انرژي را معمولاً به‌صورت نشان می‌دهند. علاوه بر نرخ‌های ايستادگي اندازه جريان، سويچهاي انتقال خودكار داراي نرخ‌های می‌باشند كه در صورت تجاوز از آن امكان صدمه به‌سویچ و حتي نابودي آن وجود دارد.
در دسترس در يك سويچ برحسب اندازه جريان خرابي و زمان رفع (clearing time) وسيله اضافه جريان حفاظتي سويچ تغيير می‌کند. بنابراين به‌منظور تعيين در دسترس، نوع وسيله حفاظتي اضافه جريان بايد معلوم باشد چون در وسايل حفاظتي مختلف، اندازه‌های متفاوتي از جريان خرابي عبور كرده و این‌گونه وسايل زمانهای رفع متفاوتي دارند. زمان رفع يك فيوز با زمان رفع كليد خودكار فرق داشته و هر يك از آن‌ها داراي انواع مختلفي با زمانهای متفاوت می‌باشند. در فيوزهاي جريان محدود، پارامتر ديگري به نام جريان قابل عبور پيك، بايد در نظر گرفته شود. در هنگام به كار بردن فيوزهاي جريان محدود، ضريب زمان به كسري از سيكل كاهش می‌یابد.
بر اساس استاندارد ANSI / UL 1008، سويچ انتقال خودكار را می‌توان بدون وسيله حفاظتي اضافه جريان مورد آزمون قرارداد مشروط بر آن‌که زمان آزمون حداقل با زمان باز شدن وسيله حفاظتي مشخصي در سطح معيني از جريان خرابي برابر باشد. اگرچه، سويچ تحت شرايط مذكور می‌تواند قادر به ايستادگي به مدت چندين سيكل از جريان خرابي معين باشد، امكان دارد به ازاء اين تعداد سیکل‌ها نرخ رسمي آن مشخص و تعيين شود. در كاربردهاي واقعي، الزام سويچها به عبور جريان خرابي به مدت چندين سيكل امري غیرمعمول نيست. در چنين مواردي، كاربر بايستي اطمينان حاصل كند كه جريان خرابي در دسترس از نرخ (مقدار اسمي) سويچ تجاوز نكند.
جدول 5-5 نرخ‌های سويچ انتقال نوعي را برحسب جریان‌های قابل عبور پيك فيوز ها نمايش می‌دهد.
اين مقادير در بين توليدكنندگان مختلف سويچ تغيير می‌کنند. سازنده فهرستي از كليد هاي خودكار يا فيوزها كه سويچ انتقال را می‌توانند حفاظت كنند، ارائه خواهد داد.
