MCCBモールドケース回路遮断器メーカー

業界の知識

熱磁気トリップユニットの仕組み MCCB サーキットブレーカー 実際に負荷をかけた状態で動作する

ほとんどのエンジニアは、モールドケースサーキットブレーカが過負荷保護にバイメタルストリップを使用し、短絡保護に電磁コイルを使用していることを理解していますが、実際の動作条件下でのこれら 2 つの機構間の相互作用は、教科書の図が示すよりも微妙です。バイメタル ストリップは I²t 加熱に反応します。つまり、逆時間特性に従い、150% 過負荷は 200% 過負荷よりも遅くトリップします。これは意図的なものです。これにより、持続的な過負荷から導体を保護しながら、迷惑なトリップを発生させることなく、モーターが起動時に高い突入電流を流すことができます。あまり議論されていないのは、周囲温度がキャリブレーションにどのような影響を与えるかということです。ほとんどの MCCB ブレーカーは 40°C で校正されています。設置環境が著しく高温になると、バイメタル要素が予熱され始め、実効トリップしきい値が低下します。熱帯気候や換気の悪い開閉装置室の設置者は、一見正常な負荷でブレーカーが落ちたときに、これを苦労して発見することがよくあります。

対照的に、磁気 (瞬間) トリップ要素はピーク電流の大きさに純粋に応答し、通常は MCCB のフレーム サイズとアプリケーション クラスに応じて 5 倍から 10 倍の定格電流に設定されます。現在、上位フレーム MCCB で標準となっている電子トリップ ユニットでは、両方の機能がマイクロプロセッサに電力を供給する変流器によって処理され、長時間遅延、短時間遅延、および瞬間的なしきい値を独立して調整できます。この柔軟性は、産業用配電盤の下流保護を調整するために不可欠です。

遮断容量と極限遮断容量: MCCB の選択における重要な違い

モールドケースサーキットブレーカの指定で最も重大な間違いの 1 つは、定格常用短絡遮断容量 (Ics) と究極遮断容量 (Icu) を混同することです。 IEC 60947-2 では、Icu を、ブレーカーが 1 回遮断できる、その後は使用できなくなる可能性がある最大予想短絡電流として定義しています。 Ics は、ブレーカーが完全に機能し、継続動作の準備ができている間に遮断できる電流であり、通常は Icu のパーセンテージ (通常は 50%、75%、または 100%) で表されます。障害レベルが高い電源変圧器に近いパネルに MCCB ブレーカーを指定する場合、Ics を考慮せずに設計しきい値として Icu を使用すると、ブレーカーが障害をクリアしても内部が損傷するため、すぐに交換する必要がある場合があります。重要なインフラストラクチャの場合、Ics = Icu = サイト障害レベルとなるブレーカーを指定するのが保守的で正しいアプローチです。

Zhejiang Mingtuo Electrical Technology Co., Ltd. では、障害レベルの高い産業環境の要求を満たす Ics/Icu 比を達成するように MCCB サーキット ブレーカーを設計し、障害が解消されただけでなく、障害イベント後もお客様に真の動作継続性を提供します。

直列接続間の選択性と識別性 MCCBブレーカー

配電ネットワーク内で上流と下流の MCCB 間の完全な区別 (完全な選択性) を達成するには、時間と電流の特性を注意深く調整する必要があります。目標は、下流の回路で発生した障害に対して、下流のブレーカーのみが動作し、システムの残りの部分には通電したままにすることです。これは、過負荷領域では簡単です。下流のブレーカーのトリップ曲線が速くなければなりませんが、両方のブレーカーの瞬時要素が同時に応答する可能性がある短絡領域では困難になります。

実際には、いくつかの調整戦略が使用されます。

• 現在の差別: 上流のブレーカーの瞬時しきい値は、下流のバスに発生する可能性のある最大故障電流よりも高く設定されているため、下流の瞬時要素のみが点火できます。これには、2 つの保護ポイント間に十分なインピーダンスが必要です。
• 時間弁別（短時間遅延）： 上流の MCCB には短時間遅延 (STD) が装備されており、下流の障害解除時間 (通常は 100 ～ 200 ミリ秒) を経てから、それ自体の瞬時トリップがアクティブになることができます。これには、上流ブレーカーが遅延期間中の通過エネルギーの定格を満たしている必要があります。
• エネルギー識別 (電流制限): 下流の電流制限 MCCB は、通過エネルギーを非常に厳しく制限するため、上流のブレーカの瞬時要素が動作するのに十分な電流を検出できなくなる可能性があります。このアプローチは、上流のデバイスに STD がなくても機能しますが、実際の障害レベルでの下流のブレーカーの電流制限性能に依存します。

メーカーは、上流と下流の MCCB の特定のペア間で完全な区別が保証される最大故障電流を定義する選択性テーブルを発行しています。一般的な経験則に依存するのではなく、これらの表を常に参照する必要があります。

標準アプリケーション クラスの比較: 銘板上の MCCB カテゴリ A と B の意味

IEC 60947-2 では、MCCB を短時間の耐久動作に基づいて 2 つのカテゴリに分類しています。デバイスにどのカテゴリが適用されるかを理解すると、システム調整へのアプローチ方法が変わります。

カテゴリ B のデバイスは、上流へのトリップにより複数の独立したラインにわたる生産が停止する大規模な産業施設にサービスを提供する主配電盤に不可欠です。個々の機械または照明回路に電力を供給する最終サブ回路の場合、カテゴリー A が完全に適切であり、よりコスト効率が高くなります。

ディレーティング 配線用遮断器 多極構成および密閉型エンクロージャの場合

定格 250 A のモールド ケース サーキット ブレーカーは、すべての設置シナリオで必ずしも 250 A の熱容量を提供できるわけではありません。実際には 2 つの条件が日常的にディレーティングを必要とします。まず、複数の極が共通のバイメタル構造を共有している場合 (3 極または 4 極 MCCB など)、1 つの極で発生した熱が隣接する極に伝わり、動作温度が上昇し、トリップ ポイントが移動する可能性があります。ほとんどのメーカーは多極補正係数を公開しています。密閉エンクロージャ内の完全負荷の 3 極デバイスの場合、10 ～ 15% のディレーティングが一般的です。

次に、エンクロージャの取り付けは熱性能に大きく影響します。 IEC 規格に従ってテストされた MCCB は、定義された空気流量を備えた屋外での特性が評価されます。密閉された金属製エンクロージャ内に取り付けた場合、特にグループで使用すると、内部の気温が周囲より 15 ～ 25 °C 上昇する可能性があり、前述の周囲温度のディレーティングがさらに悪化します。適切な筐体サイズ、換気ルーバー、またはファンによる強制冷却を設計に考慮する必要があります。 Zhejiang Mingtuo では、お客様がエンクロージャの正しいサイズを決定し、狭い設置場所や熱的に困難な設置場所に適切な MCCB フレーム定格を選択できるよう、アプリケーション エンジニアリング サポートを提供しています。

補助接点、シャントトリップ、および不足電圧リリース: 延長 MCCB 機能性

ベア MCCB は、手動スイッチングと自動過電流保護のみを提供します。実際の制御システムのほとんどでは、ブレーカーを自動化、監視、安全アーキテクチャに統合するために追加のアクセサリが必要です。各アクセサリが何をできるのか、何ができないのかを理解することで、コストのかかる仕様ミスを防ぐことができます。

補助接点(AX)

これらは、ブレーカーのオン/オフ/トリップ位置を制御回路に反映します。標準の補助接点ブロックには、1 つ以上の常開 (NO) 接点と常閉 (NC) 接点が備わっています。重要なのは、トリップ位置はオフ位置とは異なることです。一部の補助接点構成には、SCADA または警報システム用の専用の故障トリップ出力が含まれています。これらの接点は信号レベルの電流のみを流すため、負荷スイッチングには決して使用しないでください。

シャントトリップコイル(ST/MX)

シャント トリップ コイルは、電圧が印加されると MCCB を遠隔から開きます。ラッチせず、瞬間的にのみ通電する必要があります。一般的なアプリケーションには、火災警報器の統合 (防火パネルからの信号が重要でない回路をトリップする場合)、緊急停止システム、またはインターロック回路が含まれます。コイルは特定の電圧範囲で定格されており、継続的に通電すると損傷します。不足電圧解放とは異なり、シャントトリップは正電圧で作動するデバイスであり、電源損失ではなくコマンドに応じてトリップします。

不足電圧リリース (UV / MN)

不足電圧リリースは、供給電圧が定格範囲内にある場合にのみブレーカーを閉じた状態に保ち、供給電圧が公称値の約 70% を下回ると自動的にトリップします。これは、CNC 機械やエレベーターなど、停電後の制御されていない再通電が危険となるアプリケーションで使用されます。重要な設計ポイント: UV リリースにより、電源電圧が回復するまで手動での再閉鎖が防止されます。これにより、予期しない場合はメンテナンス手順が複雑になる可能性があります。

MCCB が限界近くで動作し、交換が必要になったことを認識する

ヒューズとは異なり、MCCB サーキット ブレーカーはトリップ後にリセットされるように設計されていますが、この再閉可能性には限界があり、メンテナンスの際に見落とされがちです。特に高電流レベルでの障害遮断は、消弧室に熱的および機械的ストレスを与えます。故障電流がデバイスの Icu 定格に近かった場合、炭素堆積物が蓄積し、接触面が侵食され、トリップ機構が塑性変形を起こす可能性があります。

次の状況では、単純なリセットではなく、専門的な検査または交換が必要になります。

• 定格 Icu またはそれに近い動作では、たとえ 1 つの高規模の障害イベントでも、損傷が視覚的に示されなければ、ブレーカーがそれ以上の保守に適さなくなる可能性があります。
• 成型ケースハウジングの変色、焦げ、または歪み。これはチャンバー内で深刻なアークエネルギーにさらされていることを示します。
• リセットできない、またはハンドルの移動中に緩みや一貫性がないと感じる場合は、どちらもラッチ機構の内部機械的損傷を示唆しています。
• 下流側の障害が明らかに解決した後でも、短期間に複数回連続してトリップが発生する。これは、トリップ機構が校正範囲外にシフトされていることを示している可能性があります。
• 水に浸かったり、腐食性蒸気にさらされたり、定格 IP クラスを超えた環境で動作した MCCB は、目に見える状態に関係なく交換する必要があります。

MCCB ブレーカーのメーカーとして、メンテナンス チームは、交換の決定が推測ではなく実際のサービス履歴に基づいて行われるように、各トリップ イベント (トリップ時のおおよその負荷、既知の場合は推定される故障規模、および以前のトリップの回数) を文書化することをお勧めします。当社の製品は耐久性を念頭に置いて設計されていますが、重大な障害が解消された後は、サーキット ブレーカーをメンテナンス不要のデバイスとして扱うべきではありません。

電流制限 MCCB が下流機器のストレスを軽減する方法

MCCB の電流制限動作とは、電流が予想されるピーク値に達する前に障害を遮断するデバイスの能力を指します。 50 Hz システムでは、完全に非対称な障害は、最初の半サイクル (10 ミリ秒) 以内に RMS 対称値の約 2.5 倍のピークに達する可能性があります。電流制限 MCCB (通常、大電流下での接点間の磁気反発によって駆動される高速接点分離によって実現) は、3 ～ 5 ms 以内にアーク消滅を開始し、下流の機器やケーブルに見られる通過エネルギー (I²t で表される) を大幅に削減します。

これは、下流側に実際的な影響を及ぼします。ケーブル、バスバー、コンタクタ、その他の開閉装置は、予想される故障 I²t ではなく、電流制限された I²t に合わせてサイズを変更することで、より小型で安価になります。一部の設計基準やメーカーでは、文書化された上流の電流制限ブレーカーを下流の耐定格の低下を正当化するために使用することを許可しています。これは「カスケード保護」または「バックアップ保護」として知られています。この保護は特定の障害レベルの特定のデバイス ペアに対してのみ有効であるため、上流のメーカーが公開しているカスケード テーブルでサポートされている必要があります。 Zhejiang Mingtuo は、この設計アプローチをサポートするために、MCCB シリーズの包括的なカスケード調整データを提供します。