Πώς να διακρίνετε τις ασφάλειες χαμηλής τάσης: Πρότυπα & Κλάσεις IEC 60269 (gG, aM, gPV)

Όταν ανοίγετε τον κατάλογο ενός προμηθευτή ασφαλειών ή επιθεωρείτε μια σήμανση ασφάλειας σε έναν βιομηχανικό πίνακα, θα συναντήσετε κρυπτογραφημένους κωδικούς γραμμάτων: gG, aM, gPV, gR, aR. Αυτοί δεν είναι αυθαίρετοι χαρακτηρισμοί κατασκευαστών—αντιπροσωπεύουν τις κατηγορίες χρήσης IEC 60269, μια συστηματική ταξινόμηση που καθορίζει τον τύπο του ηλεκτρικού φορτίου που κάθε ασφάλεια έχει σχεδιαστεί για να προστατεύει και υπό ποιες συνθήκες λειτουργεί.

Η διάκριση έχει μεγάλη σημασία στην πράξη. Μια ασφάλεια γενικής χρήσης gG που προστατεύει ένα καλώδιο θα αποτύχει πρόωρα εάν εφαρμοστεί εσφαλμένα σε λειτουργία κινητήρα (όπου η aM είναι η σωστή), επιτρέποντας σε επιβλαβή υπερφόρτωση να φτάσει στο τύλιγμα του κινητήρα. Μια ασφάλεια προστασίας κινητήρα aM που χρησιμοποιείται σε ένα γενικό κύκλωμα διανομής παρέχει ανεπαρκή προστασία υπερφόρτωσης, θέτοντας σε κίνδυνο ζημιά καλωδίου ή πυρκαγιά. Μια τυπική ασφάλεια AC που εφαρμόζεται σε ένα φωτοβολταϊκό κύκλωμα DC μπορεί να αποτύχει καταστροφικά επειδή τα τόξα DC δεν αυτοσβήνουν στο μηδέν ρεύματος όπως το AC.

Για τους ηλεκτρολόγους μηχανικούς που καθορίζουν την προστασία από υπερένταση, τους κατασκευαστές πινάκων που επιλέγουν εξαρτήματα και τους ηλεκτρολόγους συντήρησης που αντικαθιστούν ασφάλειες, η κατανόηση των κατηγοριών χρήσης IEC 60269 είναι απαραίτητη. Ωστόσο, το σύστημα ταξινόμησης παραμένει ελάχιστα κατανοητό εκτός των εξειδικευμένων κύκλων. Αυτός ο οδηγός εξηγεί τη δομή του προτύπου IEC 60269, αποκωδικοποιεί τις τρεις πιο κοινές κατηγορίες ασφαλειών—gG (γενικής χρήσης), aM (προστασίας κινητήρα) και gPV (φωτοβολταϊκών)—και παρέχει πρακτικά κριτήρια επιλογής για την αντιστοίχιση των τύπων ασφαλειών σε πραγματικές εφαρμογές.

Τι είναι το IEC 60269;

IEC 60269 είναι το διεθνές πρότυπο που διέπει τις ασφάλειες χαμηλής τάσης για κυκλώματα AC συχνότητας ισχύος έως 1.000 V και κυκλώματα DC έως 1.500 V. Δημοσιευμένο από την Τεχνική Επιτροπή 32/Υποεπιτροπή 32B της Διεθνούς Ηλεκτροτεχνικής Επιτροπής, αυτό το πρότυπο καθορίζει τις απαιτήσεις απόδοσης, τις διαδικασίες δοκιμών και τα συστήματα ταξινόμησης για κλειστούς συνδέσμους ασφαλειών περιορισμού ρεύματος με ονομαστικές ικανότητες διακοπής τουλάχιστον 6 kA.

Το πρότυπο είναι δομημένο σε επτά μέρη, καθένα από τα οποία απευθύνεται σε συγκεκριμένους τομείς εφαρμογής:

IEC 60269-1 (Γενικές Απαιτήσεις, Έκδοση 5.0, 2024) καθορίζει τις βασικές απαιτήσεις για όλους τους συνδέσμους ασφαλειών, συμπεριλαμβανομένων των ονομαστικών τιμών τάσης/ρεύματος, των ορισμών της ικανότητας διακοπής, της επαλήθευσης των χρονικών-ρευματικών χαρακτηριστικών και των βασικών πρωτοκόλλων δοκιμών. Αυτό το μέρος ορίζει το πλαίσιο πάνω στο οποίο βασίζονται όλα τα επόμενα μέρη.

IEC 60269-2 (Βιομηχανικές Ασφάλειες, Ενοποιημένη Έκδοση 2024) παρέχει συμπληρωματικές απαιτήσεις για ασφάλειες που χειρίζονται και αντικαθίστανται μόνο από εξουσιοδοτημένα άτομα σε βιομηχανικές εφαρμογές. Απαριθμεί τυποποιημένα συστήματα ασφαλειών Α έως Κ—συμπεριλαμβανομένων των ασφαλειών με λεπίδα μαχαιριού NH, των ασφαλειών με μπουλόνια BS, των κυλινδρικών ασφαλειών και άλλων—και καθορίζει τις απαιτήσεις απόδοσης για βιομηχανικούς κύκλους λειτουργίας με υψηλά προοπτικά ρεύματα σφάλματος.

IEC 60269-3 (Οικιακές Ασφάλειες, Έκδοση 5.0, 2024) καλύπτει ασφάλειες για λειτουργία από ανειδίκευτα άτομα σε οικιακές και παρόμοιες εφαρμογές. Επιβάλλει μηχανικά χαρακτηριστικά μη-εναλλαξιμότητας για να αποτρέψει την αντικατάσταση με εσφαλμένη ονομαστική τιμή και διασφαλίζει τον ασφαλή χειρισμό από μη εκπαιδευμένους χρήστες.

IEC 60269-4 (Προστασία Ημιαγωγών, Έκδοση 6.0, 2024) απευθύνεται σε συνδέσμους ασφαλειών ταχείας δράσης που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για την προστασία ημιαγωγικών συσκευών (ανορθωτές, θυρίστορ, τρανζίστορ ισχύος) από ζημιές βραχυκυκλώματος, απαιτώντας χρονικά-ρευματικά χαρακτηριστικά πολύ ταχύτερα από τις ασφάλειες γενικής χρήσης.

IEC 60269-5 (Οδηγίες Εφαρμογής) παρέχει κριτήρια επιλογής, μεθόδους συντονισμού και πρακτικές οδηγίες για μηχανικούς που καθορίζουν ασφάλειες σε διαφορετικούς τομείς.

IEC 60269-6 (Φωτοβολταϊκά Συστήματα) καθορίζει συμπληρωματικές απαιτήσεις για συνδέσμους ασφαλειών που προστατεύουν τα ηλιακά φωτοβολταϊκά συστήματα ενέργειας, αντιμετωπίζοντας τις μοναδικές προκλήσεις της διακοπής DC χωρίς φυσικά μηδενικά ρεύματος και το φωτοβολταϊκό περιβάλλον λειτουργίας.

IEC 60269-7 (Συστήματα Μπαταριών) ορίζει τις απαιτήσεις για συνδέσμους ασφαλειών που προστατεύουν τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μπαταριών, μια σχετικά πρόσφατη προσθήκη που αντανακλά την ανάπτυξη των σταθερών εγκαταστάσεων μπαταριών.

Το πρότυπο ενοποιεί τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά και τη χρονική-ρευματική συμπεριφορά για ασφάλειες διαστασιακά εναλλάξιμες, βελτιώνοντας την αξιοπιστία του συστήματος και απλοποιώντας τη συντήρηση σε αυτό που ιστορικά ήταν κατακερματισμένα εθνικά συστήματα. Για κάθε ασφάλεια που συμμορφώνεται με το IEC 60269, οι κατασκευαστές πρέπει να επαληθεύουν την απόδοση μέσω καθορισμένων δοκιμών: αύξηση θερμοκρασίας και απαγωγή ισχύος, συμπεριφορά τήξης και μη τήξης σε καθορισμένα πολλαπλάσια του ονομαστικού ρεύματος, επαλήθευση χρονικών-ρευματικών χαρακτηριστικών (“πύλες”) και επικύρωση της ικανότητας διακοπής.

Κατανόηση του Συστήματος Ταξινόμησης Ασφαλειών

Το IEC 60269 ταξινομεί τις ασφάλειες χρησιμοποιώντας έναν διγράμματο κωδικό κατηγορίας χρήσης που καθορίζει την προβλεπόμενη εφαρμογή και τα λειτουργικά χαρακτηριστικά της ασφάλειας. Αυτό το σύστημα ταξινόμησης αναγνωρίζει ότι η προστασία ενός καλωδίου από υπερφόρτωση επιβάλλει θεμελιωδώς διαφορετικές απαιτήσεις από την προστασία ενός κυκλώματος κινητήρα που υφίσταται υψηλά ρεύματα εκκίνησης ή μιας φωτοβολταϊκής συμβολοσειράς DC που στερείται φυσικών μηδενικών ρευμάτων για την κατάσβεση του τόξου.

Η δομή του διγράμματου κωδικού λειτουργεί ως εξής:

Πρώτο γράμμα υποδεικνύει το εύρος λειτουργίας:

• “g” (Γερμανικά: gesamt, “συνολικό”) = Γενικής χρήσης, προστασία πλήρους εύρους που καλύπτει τόσο τις περιοχές υπερφόρτωσης όσο και τις περιοχές βραχυκυκλώματος. Η ασφάλεια λειτουργεί από μακροχρόνιες χαμηλές υπερεντάσεις (μέχρι την περιοχή τήξης μιας ώρας) έως βραχυκυκλώματα υψηλού μεγέθους.
• “a” (Γερμανικά: ausschalten, “μερικό”) = Προστασία μερικού εύρους, μόνο βραχυκυκλώματος. Η ασφάλεια έχει σχεδιαστεί για να καθαρίζει σφάλματα, αλλά όχι να λειτουργεί κατά τη διάρκεια κανονικών υπερφορτώσεων ή παροδικών εκκινήσεων κινητήρα. Η προστασία υπερφόρτωσης πρέπει να παρέχεται από ξεχωριστές συσκευές (θερμικά ρελέ υπερφόρτωσης, διακόπτες προστασίας κινητήρα).

Δεύτερο γράμμα υποδεικνύει το προστατευόμενο αντικείμενο ή τομέας εφαρμογής:

• “G” = Γενική προστασία καλωδίων, συρμάτων και κυκλωμάτων διανομής
• “M” = Κυκλώματα κινητήρα και εξοπλισμός που υπόκεινται σε υψηλή εισροή
• “PV” = Φωτοβολταϊκά (ηλιακά) συστήματα ενέργειας με συνθήκες λειτουργίας DC
• “R” = Ημιαγωγικές συσκευές (ανορθωτές, θυρίστορ, τρανζίστορ ισχύος) που απαιτούν εξαιρετικά γρήγορη απόκριση
• “L” = Καλώδια και αγωγοί (σε μεγάλο βαθμό αντικαταστάθηκε από το “G” στη σύγχρονη πρακτική)
• “Tr” = Μετασχηματιστές

Συνδυάζοντας αυτά τα γράμματα, η κατηγορία χρήσης καθορίζει με ακρίβεια τόσο τη λειτουργική συμπεριφορά της ασφάλειας όσο και την προβλεπόμενη εφαρμογή της. gG σημαίνει γενικής χρήσης, προστασία πλήρους εύρους για καλώδια και διανομή. aM σημαίνει προστασία μερικού εύρους (μόνο βραχυκύκλωμα) για κυκλώματα κινητήρα. gPV σημαίνει γενικής χρήσης, προστασία πλήρους εύρους ειδικά σχεδιασμένη για φωτοβολταϊκά συστήματα DC.

Αυτή η ταξινόμηση καθορίζει άμεσα το χρονικό-ρευματικό χαρακτηριστικό—την καμπύλη που απεικονίζει πόσο χρόνο χρειάζεται η ασφάλεια για να σβήσει σε διαφορετικά επίπεδα υπερέντασης—και το ικανότητα θραύσης, το μέγιστο ρεύμα σφάλματος που μπορεί να διακόψει με ασφάλεια. Η κατανόηση αυτών των κατηγοριών είναι απαραίτητη επειδή η χρήση της λάθος κατηγορίας δημιουργεί προβλέψιμους τρόπους αστοχίας: ανεπαρκή προστασία, ενοχλητική τήξη ή καταστροφική αστοχία διακοπής τόξου.

Κατηγορία gG: Ασφάλειες Γενικής Χρήσης

gG είναι η προεπιλεγμένη κατηγορία ασφαλειών για την προστασία καλωδίων και αγωγών τόσο σε οικιακές όσο και σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Ο χαρακτηρισμός αναλύεται ως g (πλήρους εύρους, που καλύπτει υπερφόρτωση και βραχυκύκλωμα) + G (γενική προστασία συρμάτων/καλωδίων/κυκλωμάτων διανομής). Αυτή είναι η ασφάλεια που καθορίζετε όταν προστατεύετε τροφοδοτικά, κυκλώματα διακλάδωσης και συστήματα διανομής που μεταφέρουν μικτά ή κυρίως ωμικά φορτία.

Χαρακτηριστικά και Συμπεριφορά Χρόνου-Ρεύματος

Μια ασφάλεια gG παρέχει συνεχή προστασία από μέτρια υπερφόρτωση έως καταστροφικά βραχυκυκλώματα. Το χαρακτηριστικό χρόνου-ρεύματος καλύπτει ολόκληρο το φάσμα λειτουργίας:

• Περιοχή υπερφόρτωσης μακράς διάρκειας: Στο 1,5× ονομαστικό ρεύμα (In), μια τυπική ασφάλεια gG χρειάζεται 1–4 ώρες για να καεί, παρέχοντας θερμική προστασία καλωδίων χωρίς ενοχλητικές διακοπές από σύντομα παροδικά φαινόμενα.
• Περιοχή μέτριας υπερφόρτωσης: Στο 5×In, ο χρόνος καύσης μειώνεται σε 2–5 δευτερόλεπτα, απομακρύνοντας τις παρατεταμένες υπερφορτώσεις πριν από τη ζημιά στη μόνωση του καλωδίου.
• Περιοχή βραχυκυκλώματος: Στο 10×In και άνω, η ασφάλεια καίγεται εντός 0,1–0,2 δευτερολέπτων, παρέχοντας γρήγορη προστασία από σφάλματα.

Αυτή η βαθμιαία απόκριση ταιριάζει με τα θερμικά όρια του καλωδίου: η ασφάλεια ανέχεται σύντομα αβλαβή παροδικά φαινόμενα, αλλά απομακρύνει τα παρατεταμένα υπερρεύματα πριν ο αγωγός φτάσει σε επιβλαβείς θερμοκρασίες. Η καμπύλη χρόνου-ρεύματος επαληθεύεται έναντι τυποποιημένων “πυλών” που ορίζονται στο IEC 60269-1, διασφαλίζοντας συνεπή απόδοση σε όλους τους κατασκευαστές.

Ικανότητα Διακοπής και Φυσικές Μορφές

Το IEC 60269 επιβάλλει ελάχιστη ικανότητα διακοπής 6 kA για όλους τους συνδέσμους ασφαλειών της σειράς. Οι βιομηχανικές ασφάλειες gG—ιδιαίτερα τα συστήματα NH (με λεπίδα μαχαιριού) που τυποποιούνται σύμφωνα με το IEC 60269-2—συνήθως υπερβαίνουν την ικανότητα διακοπής 100 kA, καθιστώντας τις κατάλληλες για εγκαταστάσεις με πολύ υψηλά προοπτικά ρεύματα σφάλματος κοντά σε δευτερεύοντα μετασχηματιστών ή κύρια σημεία διανομής.

Οι ασφάλειες gG διατίθενται σε πολλαπλές φυσικές μορφές:

• Ασφάλειες NH (Επαφές με λεπίδα μαχαιριού τύπου DIN): Μεγέθη 000, 00, 0, 1, 2, 3, 4 που καλύπτουν 2A έως 1250A, με κεραμικά σώματα και ακροδέκτες λεπίδας για βιδωτή τοποθέτηση σε πάνελ
• Κυλινδρικές ασφάλειες (τύπου φυσίγγιο): Τυπικές διάμετροι 10×38mm, 14×51mm, 22×58mm για ονομαστικές τιμές από 1A έως 125A, που χρησιμοποιούνται σε βάσεις ασφαλειοθηκών ή ράγες DIN
• Βιδωτές ασφάλειες BS (Βρετανικό πρότυπο με τετράγωνο σώμα): Βιομηχανικά μεγέθη για εφαρμογές υψηλού ρεύματος
• Οικιακές ασφάλειες φυσιγγίων σύμφωνα με το IEC 60269-3: Με μηχανική κωδικοποίηση για την αποφυγή αντικατάστασης με λανθασμένη ονομαστική τιμή

Τυπικές εφαρμογές

Οι ασφάλειες gG είναι το άλογο εργασίας της ηλεκτρικής διανομής:

• Προστασία τροφοδοσίας: Προστασία κύριου και διακλαδικού κυκλώματος σε πίνακες διανομής, πίνακες και ερμάρια ελέγχου
• Προστασία καλωδίων: Αντιστοίχιση της ονομαστικής τιμής της ασφάλειας με την αγωγιμότητα του καλωδίου για την αποφυγή ζημιάς στη μόνωση από παρατεταμένη υπερφόρτωση
• Κυκλώματα φωτισμού: Εμπορική και βιομηχανική διανομή φωτισμού (τόσο αντιστάσεως πυρακτώσεως όσο και επαγωγικού φωτισμού εκκένωσης)
• Γενική διανομή ισχύος: Μικτά φορτία σε εμπορικά κτίρια, εγκαταστάσεις παραγωγής και υποδομές
• Προστασία πρωτεύοντος/δευτερεύοντος μετασχηματιστή: Όπου η μαγνητική εισροή δεν είναι υπερβολική

Συντονισμός και Επιλεκτικότητα

Για διαδοχικές ασφάλειες gG (ανάντη και κατάντη στο ίδιο κύκλωμα), οι οδηγίες εφαρμογής IEC 60269-5 και τα δεδομένα του κατασκευαστή καθορίζουν τον κανόνα 1,6×: η συνολική εκλεκτικότητα επιτυγχάνεται συνήθως όταν το ονομαστικό ρεύμα της ανάντη ασφάλειας είναι τουλάχιστον 1,6 φορές το ονομαστικό ρεύμα της κατάντη ασφάλειας. Για άλλους συνδυασμούς συσκευών (gG με διακόπτες κυκλώματος, επαφείς, ή άλλες κατηγορίες ασφαλειών), η εκλεκτικότητα πρέπει να επαληθεύεται συγκρίνοντας τις καμπύλες χρόνου-ρεύματος και την ενέργεια διέλευσης (I²t) σε όλο το εύρος σφαλμάτων.

Κριτήρια επιλογής

Καθορίστε gG όταν:

• Το φορτίο είναι κυρίως ωμικό ή μικτό (φωτισμός, θέρμανση, γενική διανομή)
• Απαιτείται προστασία πλήρους εύρους από υπερφόρτωση και βραχυκύκλωμα σε μία μόνο συσκευή
• Η εφαρμογή δεν περιλαμβάνει υψηλή εισροή εκκίνησης κινητήρα ή εξειδικευμένη λειτουργία DC/PV
• Η εγκατάσταση συμμορφώνεται με τους τομείς IEC 60269-2 (βιομηχανικός) ή IEC 60269-3 (οικιακός)

Μην χρησιμοποιείτε gG για κυκλώματα κινητήρα όπου η εισροή εκκίνησης προκαλεί ενοχλητικές καύσεις (χρησιμοποιήστε aM), ή για φωτοβολταϊκά συστήματα DC όπου οι ασφάλειες ονομαστικής τιμής AC ενδέχεται να αποτύχουν να διακόψουν τα τόξα DC (χρησιμοποιήστε gPV).

Κατηγορία aM: Ασφάλειες Προστασίας Κινητήρα

aM Οι ασφάλειες έχουν σχεδιαστεί ειδικά για κυκλώματα κινητήρα και εξοπλισμό που υπόκειται σε υψηλά ρεύματα εκκίνησης (κλειστού ρότορα). Ο χαρακτηρισμός αναλύεται ως a (μερικού εύρους, μόνο προστασία από βραχυκύκλωμα) + M (κυκλώματα κινητήρα). Σε αντίθεση με τις ασφάλειες gG που παρέχουν πλήρη προστασία από υπερφόρτωση, οι ασφάλειες aM ανέχονται σκόπιμα τα παροδικά φαινόμενα εκκίνησης του κινητήρα—τα οποία μπορούν να φτάσουν το 5–8 φορές το ρεύμα πλήρους φορτίου του κινητήρα—ενώ εξακολουθούν να παρέχουν ισχυρή απομάκρυνση βραχυκυκλώματος.

Γιατί τα Κυκλώματα Κινητήρα Χρειάζονται Εξειδικευμένες Ασφάλειες

Όταν ένας επαγωγικός κινητήρας ξεκινά, τραβά ρεύμα κλειστού ρότορα συνήθως 6–8× το ονομαστικό ρεύμα πλήρους φορτίου του για αρκετά δευτερόλεπτα έως ότου ο ρότορας επιταχυνθεί στην ταχύτητα λειτουργίας. Μια ασφάλεια gG με μέγεθος στο ρεύμα λειτουργίας του κινητήρα θα καεί σε κάθε εκκίνηση. Η υπερμεγέθυνση μιας ασφάλειας gG για να αντέξει την εκκίνηση εξαλείφει την προστασία από υπερφόρτωση, αφήνοντας το τύλιγμα του κινητήρα ευάλωτο σε ζημιά από παρατεταμένο υπερρεύμα.

Η κατηγορία aM λύνει αυτό το δίλημμα παρέχοντας προστασία μερικού εύρους :

• Επιτρέπει την εκκίνηση του κινητήρα: Το στοιχείο της ασφάλειας και το χαρακτηριστικό χρόνου-ρεύματος έχουν σχεδιαστεί για να αντέχουν την εισροή του κινητήρα χωρίς να καούν, ακόμη και μέσω πολλαπλών κύκλων εκκίνησης.
• Απομακρύνει τα βραχυκυκλώματα: Παρά την ανοχή στα ρεύματα εκκίνησης, η ασφάλεια απομακρύνει γρήγορα τα γνήσια ρεύματα σφάλματος που υπερβαίνουν τα επίπεδα κλειστού ρότορα του κινητήρα.
• Απαιτεί ξεχωριστή προστασία από υπερφόρτωση: Επειδή οι ασφάλειες aM δεν λειτουργούν στην περιοχή υπερφόρτωσης, η θερμική προστασία του κινητήρα πρέπει να παρέχεται από ξεχωριστές συσκευές (θερμικά ρελέ υπερφόρτωσης, διακόπτες προστασίας κινητήρα).

Αυτός ο καταμερισμός εργασίας—aM για προστασία από σφάλματα, θερμικές συσκευές για υπερφόρτωση—είναι συνήθης πρακτική στον βιομηχανικό έλεγχο κινητήρα.

Χαρακτηριστικά και Συμπεριφορά Χρόνου-Ρεύματος

Οι ασφάλειες aM έχουν θεμελιωδώς διαφορετικές καμπύλες χρόνου-ρεύματος από τις gG:

• Καμία λειτουργία υπερφόρτωσης μακράς διάρκειας: Σε αντίθεση με τις gG, οι ασφάλειες aM δεν καίγονται σκόπιμα στο 1,5–2×In. Ανέχονται παρατεταμένα ρεύματα στο εύρος εκκίνησης του κινητήρα χωρίς λειτουργία.
• Απομάκρυνση βραχυκυκλώματος: Σε ρεύματα πολύ πάνω από τον κλειστό ρότορα του κινητήρα (συνήθως >10–15×In), η ασφάλεια απομακρύνει γρήγορα, παρόμοια με την gG στην περιοχή σφάλματος.
• Αντοχή σε λειτουργία εκκίνησης: Η θερμική μάζα και ο σχεδιασμός του στοιχείου της ασφάλειας του επιτρέπουν να απορροφήσει την ενέργεια I²t της εκκίνησης του κινητήρα χωρίς ζημιά, επαληθευμένη μέσω δοκιμών σύμφωνα με το IEC 60269-2.

Ικανότητα Διακοπής και Φυσικές Μορφές

Οι ασφάλειες aM κατασκευάζονται στις ίδιες φυσικές μορφές με τις gG—κυρίως τύπου μαχαιριού NH και κυλινδρικού φυσιγγίου—αλλά με διαφορετικό εσωτερικό σχεδιασμό στοιχείων. Οι βιομηχανικές ασφάλειες NH aM συνήθως επιτυγχάνουν ικανότητα διακοπής >100 kA, ίδια με τα ισοδύναμα gG, επειδή και οι δύο πρέπει να διακόψουν τα ίδια προοπτικά ρεύματα σφάλματος σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις.

Τυπικές εφαρμογές

Οι ασφάλειες aM είναι η τυπική επιλογή για την προστασία κινητήρων στον βιομηχανικό έλεγχο:

• Τροφοδοτικά κινητήρων: Κύριες ασφάλειες που προστατεύουν μεμονωμένα κυκλώματα κινητήρων σε κέντρα ελέγχου κινητήρων (MCC), με κατάντη επαφές και θερμικά ρελέ υπερφόρτωσης ολοκληρώνοντας το σχέδιο προστασίας
• Εκκινητές απευθείας σύνδεσης (DOL): Σε συνδυασμό με επαφές και υπερφορτώσεις σε συγκροτήματα εκκινητών για αντλίες, ανεμιστήρες, συμπιεστές και μεταφορείς
• Εξοπλισμός διεργασιών: Κινητήρες που οδηγούν βιομηχανικά μηχανήματα όπου χρησιμοποιείται άμεση εκκίνηση
• Συστήματα HVAC: Μεγάλοι κινητήρες συμπιεστών και ανεμιστήρων σε εμπορικό/βιομηχανικό έλεγχο κλίματος

Η aM καθορίζεται όπου οι κινητήρες ξεκινούν απευθείας (όχι με ομαλή εκκίνηση ή ελεγχόμενοι από VFD) και η εκκίνηση θα προκαλούσε ενοχλητική τήξη των gG.

Απαιτήσεις Συντονισμού

Επειδή οι ασφάλειες aM παρέχουν μόνο προστασία από βραχυκύκλωμα, ο συντονισμός με συσκευές υπερφόρτωσης είναι υποχρεωτικός. Το πλήρες σχέδιο προστασίας κινητήρα συνήθως περιλαμβάνει:

1. Ασφάλεια aM: Προστασία από βραχυκύκλωμα (εκκαθάριση σφάλματος)
2. Θερμικό ρελέ υπερφόρτωσης ή διακόπτης προστασίας κινητήρα: Προστασία υπερφόρτωσης (παρατεταμένο υπερρεύμα από μηχανική υπερφόρτωση, μονοφασική λειτουργία κ.λπ.)
3. Επαφέας: Συσκευή μεταγωγής για έλεγχο εκκίνησης/διακοπής

Ο συντονισμός πρέπει να διασφαλίζει ότι η συσκευή υπερφόρτωσης ενεργοποιείται πριν από την τήξη της ασφάλειας κατά τη διάρκεια συνθηκών υπερφόρτωσης, ενώ η ασφάλεια εκκαθαρίζει πριν από την καταστροφή της συσκευής υπερφόρτωσης ή του επαφέα κατά τη διάρκεια σφαλμάτων βραχυκυκλώματος. Αυτό απαιτεί τη σύγκριση καμπυλών χρόνου-ρεύματος και την επαλήθευση ότι η καμπύλη ενεργοποίησης της συσκευής υπερφόρτωσης βρίσκεται εξ ολοκλήρου κάτω από την καμπύλη τήξης της ασφάλειας στην περιοχή υπερφόρτωσης.

Κριτήρια επιλογής

Καθορίστε aM όταν:

• Προστατεύετε κυκλώματα κινητήρων με απευθείας εκκίνηση
• Το ρεύμα εκκίνησης του κινητήρα θα προκαλούσε ενοχλητική τήξη των ασφαλειών gG
• Παρέχεται ξεχωριστή θερμική προστασία υπερφόρτωσης στο σχέδιο ελέγχου
• Η εφαρμογή συμμορφώνεται με το βιομηχανικό καθήκον κινητήρα IEC 60269-2

Μην χρησιμοποιείτε aM για γενικά κυκλώματα διανομής (χωρίς προστασία υπερφόρτωσης), για καλώδια/τροφοδότες που απαιτούν προστασία πλήρους εμβέλειας (χρησιμοποιήστε gG) ή όπου η προστασία του κινητήρα πρέπει να παρέχεται μόνο από την ασφάλεια (χρησιμοποιήστε αντ' αυτού διακόπτες κυκλώματος με ονομαστική τιμή κινητήρα).

Κατηγορία gPV: Ασφάλειες Φωτοβολταϊκών

gPV Οι ασφάλειες έχουν σχεδιαστεί ειδικά για την προστασία των ηλιακών φωτοβολταϊκών συστημάτων ενέργειας, που διέπονται από τις συμπληρωματικές απαιτήσεις του IEC 60269-6. Ο χαρακτηρισμός αναλύεται ως g (πλήρους εύρους, που καλύπτει υπερφόρτωση και βραχυκύκλωμα) + PV (φωτοβολταϊκά συστήματα). Αυτές οι ασφάλειες αντιμετωπίζουν τις μοναδικές προκλήσεις της προστασίας κυκλωμάτων DC σε ηλιακές εγκαταστάσεις—προκλήσεις που καθιστούν τις τυπικές ασφάλειες με ονομαστική τιμή AC ανεπαρκείς και δυνητικά επικίνδυνες.

Γιατί τα Φ/Β Συστήματα Απαιτούν Εξειδικευμένες Ασφάλειες

Τα κυκλώματα DC συμπεριφέρονται θεμελιωδώς διαφορετικά από τα AC κατά τη διάρκεια της διακοπής σφάλματος:

• Χωρίς φυσικό μηδέν ρεύματος: Το ρεύμα AC διασχίζει το μηδέν 100 ή 120 φορές ανά δευτερόλεπτο (συστήματα 50 Hz ή 60 Hz), παρέχοντας φυσικά σημεία απόσβεσης τόξου όταν μια ασφάλεια λιώνει. Το ρεύμα DC είναι συνεχές—δεν υπάρχει μηδενική διέλευση. Η ασφάλεια πρέπει να επιβάλει ενεργά την απόσβεση του τόξου μέσω φυσικού σχεδιασμού.
• Υψηλές τάσεις λειτουργίας: Οι σύγχρονες συστοιχίες PV κλίμακας κοινής ωφέλειας λειτουργούν σε τάσεις DC έως 1.500 V, πολύ υψηλότερες από τις τυπικές τάσεις διανομής AC.
• Σενάρια αντίστροφου ρεύματος: Στις διαμορφώσεις συστοιχίας/διάταξης, εάν μια συστοιχία αναπτύξει σφάλμα, άλλες παράλληλες συστοιχίες μπορούν να τροφοδοτήσουν αντίστροφα ρεύμα στο σφάλμα μέσω της ασφάλειας της πληγείσας συστοιχίας.
• Έκθεση στο περιβάλλον: Οι ασφάλειες PV σε κουτιά συνδυασμού εγκαθίστανται συχνά σε εξωτερικούς χώρους, υπόκεινται σε ακραίες θερμοκρασίες, έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία και υγρασία.

Για αυτούς τους λόγους, η χρήση ασφαλειών gG ή aM με ονομαστική τιμή AC σε κυκλώματα DC PV είναι μη ασφαλής. Μόνο οι ασφάλειες gPV που πληρούν το IEC 60269-6 παρέχουν επαληθευμένη απόδοση διακοπής DC.

Χαρακτηριστικά και Συμπεριφορά Χρόνου-Ρεύματος

Οι ασφάλειες gPV παρέχουν προστασία πλήρους εμβέλειας παρόμοια με την gG, αλλά βελτιστοποιημένη για το λειτουργικό περιβάλλον PV:

• Προστασία καλωδίων και συστοιχιών: Το χαρακτηριστικό χρόνου-ρεύματος προστατεύει τα καλώδια PV και την καλωδίωση συστοιχιών από συνθήκες υπερφόρτωσης και σφάλματος.
• Ικανότητα διακοπής με ονομαστική τιμή DC: Επαληθεύεται μέσω δοκιμών διακοπής DC σύμφωνα με το IEC 60269-6, με επιβεβαιωμένη απόδοση στην τάση του συστήματος (έως 1.500 V DC).
• Ονομαστική για κύκλους λειτουργίας PV: Τα συστήματα PV βιώνουν μοναδικά προφίλ φορτίου—παραγωγή κατά τη διάρκεια της ημέρας με ρεύμα που εξαρτάται από τη θερμοκρασία, νυχτερινή αδράνεια και παροδικά φαινόμενα άκρων νεφών.

Διαφορές Φυσικού Σχεδιασμού

Σε σύγκριση με τις ισοδύναμες ασφάλειες AC, οι ασφάλειες gPV είναι συνήθως:

• Μεγαλύτερες: Το αυξημένο μήκος παρέχει μεγαλύτερη απόσταση διακοπής τόξου.
• Εξειδικευμένο υλικό πλήρωσης: Ενισχυμένη άμμος απόσβεσης τόξου ή άλλα διηλεκτρικά υλικά για την καταστολή των τόξων DC.
• Υψηλότερη ονομαστική τάση: Ρητά ονομαστική για υπηρεσία DC έως 1.000 V ή 1.500 V.

Τυπικές Εφαρμογές σε Ηλιακές Εγκαταστάσεις

• Προστασία συστοιχίας: Μεμονωμένες ασφάλειες που προστατεύουν κάθε συστοιχία PV σε κουτιά συνδυασμού.
• Κύρια προστασία διάταξης: Κύριες ασφάλειες στις εξόδους του κουτιού συνδυασμού που τροφοδοτούν μετατροπείς.
• Συνδυασμός/διανομή DC: Προστασία καλωδίων DC και εξοπλισμού διανομής μεταξύ διατάξεων και μετατροπέων.
• Εκτός δικτύου και συστήματα μπαταριών: Προστασία κυκλώματος DC σε αυτόνομες ηλιακές εγκαταστάσεις.

Κριτήρια επιλογής

Καθορίστε gPV όταν:

• Προστατεύετε κυκλώματα DC σε φωτοβολταϊκά συστήματα
• Λειτουργείτε σε τάσεις DC από 100 V έως 1.500 V
• Προστασία συμβολοσειράς/διάταξης σε συνδεδεμένες με το δίκτυο ή εκτός δικτύου ηλιακές εγκαταστάσεις
• Οποιαδήποτε εφαρμογή όπου απαιτείται διακοπή ρεύματος DC στον τομέα των φωτοβολταϊκών

Μην χρησιμοποιείτε gG ή aM (Ασφάλειες με ονομαστική τιμή AC) σε κυκλώματα DC φωτοβολταϊκών—στερούνται δυνατότητας διακοπής DC και ενέχουν κινδύνους για την ασφάλεια. Να επαληθεύετε πάντα ότι η ασφάλεια έχει ονομαστική τιμή για υπηρεσία DC στην τάση του συστήματος.

Βασικές Τεχνικές Διαφορές Μεταξύ gG, aM και gPV

Τρέχον Επίπεδο	Συμπεριφορά gG	Συμπεριφορά aM	Συμπεριφορά gPV
1.5×In (υπερφόρτωση)	Καίγεται σε 1–4 ώρες	Ανέχεται επ' αόριστον	Καίγεται σε 1–4 ώρες
5×In (συνεχής υπερφόρτωση)	Καίγεται σε 2–5 δευτερόλεπτα	Ανέχεται ή αργή απόκριση	Καίγεται σε 2–5 δευτερόλεπτα
10×In (βραχυκύκλωμα)	Καίγεται σε 0,1–0,2 δευτερόλεπτα	Καίγεται σε 0,1–0,2 δευτερόλεπτα	Καίγεται σε 0,1–0,2 δευτερόλεπτα

Οι καμπύλες δείχνουν ότι οι gG και gPV λειτουργούν σε όλο το φάσμα, ενώ η aM “αγνοεί” την περιοχή υπερφόρτωσης για να επιτρέψει την εκκίνηση του κινητήρα.

Πρακτικός Οδηγός Επιλογής: Αντιστοίχιση Κλάσης Ασφαλειών με Εφαρμογή

Βήμα 1: Προσδιορίστε τον Τύπο Φορτίου και τα Ηλεκτρικά Χαρακτηριστικά

• Καλώδια, τροφοδότες, γενικά κυκλώματα διανομής με ωμικά ή μικτά φορτία → Εξετάστε το gG
• Motor circuits με απευθείας εκκίνηση και υψηλό ρεύμα κλειδωμένου ρότορα → Εξετάστε το aM
• Φωτοβολταϊκά κυκλώματα DC σε ηλιακές εγκαταστάσεις → Απαιτούν gPV
• Συσκευές ημιαγωγών (ανορθωτές, θυρίστορ, μετατροπείς) → Εξετάστε το gR/aR

Βήμα 2: Υπολογίστε τα Ρεύματα Σταθερής Κατάστασης και Μεταβατικά Ρεύματα

Υπολογίστε τα ρεύματα φορτίου και την εισροή (εκκίνηση κινητήρα, κ.λπ.). Για κινητήρες, χρησιμοποιήστε ασφάλειες aM με μέγεθος 1,5–2,5×FLC για να αντέξουν την εκκίνηση. Για γενικά κυκλώματα, αντιστοιχίστε το gG στην χωρητικότητα καλωδίου.

Βήμα 3: Επαληθεύστε την Τάση και την Ικανότητα Διακοπής

Βεβαιωθείτε ότι οι ονομαστικές τιμές τάσης (AC έναντι DC) και η ικανότητα διακοπής (Icn/Icu) υπερβαίνουν τις παραμέτρους του συστήματος.

Βήμα 4: Ελέγξτε τον Συντονισμό και την Επιλεκτικότητα

Εφαρμόστε τον κανόνα 1,6× για την επιλεκτικότητα gG. Συντονίστε τις ασφάλειες aM με τα ρελέ υπερφόρτωσης.

Συνήθη Σενάρια Επιλογής

Σενάριο 1: Τροφοδότης διανομής 50 kW / 400V τριφασικού ρεύματος: Το φορτίο είναι μικτή διανομή → Χρήση gG.

Σενάριο 2: Επαγωγικός κινητήρας 22 kW / 400V τριφασικού ρεύματος, εκκίνηση DOL: Υψηλό ρεύμα εισροής → Χρήση aM + Ρελέ Υπερφόρτωσης.

Σενάριο 3: Ηλιακή φωτοβολταϊκή συμβολοσειρά, 450V DC: Κύκλωμα DC με κίνδυνο αντίστροφου ρεύματος → Χρήση gPV.

Συμπέρασμα

Οι κατηγορίες χρήσης IEC 60269—gG, aM και gPV—παρέχουν ένα συστηματικό πλαίσιο για την ταξινόμηση των ασφαλειών χαμηλής τάσης ανάλογα με την προβλεπόμενη εφαρμογή και τα λειτουργικά τους χαρακτηριστικά. Αυτές οι ονομασίες δεν είναι όροι μάρκετινγκ. καθορίζουν επαληθευμένες απαιτήσεις απόδοσης που ελέγχονται και τεκμηριώνονται στο διεθνές πρότυπο.

gG (γενικής χρήσης) οι ασφάλειες παρέχουν προστασία πλήρους εμβέλειας για καλώδια, τροφοδότες και κυκλώματα διανομής, καλύπτοντας την υπερφόρτωση μέσω βραχυκυκλώματος. Είναι η προεπιλεγμένη επιλογή για τις περισσότερες εφαρμογές ηλεκτρικής διανομής σε οικιακά και βιομηχανικά περιβάλλοντα.

aM (προστασία κινητήρα) οι ασφάλειες προσφέρουν προστασία μερικής εμβέλειας που έχει σχεδιαστεί ειδικά για κυκλώματα κινητήρα, αντέχοντας υψηλά ρεύματα εκκίνησης κλειδωμένου ρότορα ενώ καθαρίζουν σφάλματα βραχυκυκλώματος. Πρέπει να συνδυάζονται με ξεχωριστή θερμική προστασία υπερφόρτωσης για να σχηματίσουν ένα πλήρες σύστημα προστασίας κινητήρα.

gPV (φωτοβολταϊκό) οι ασφάλειες αντιμετωπίζουν τις μοναδικές απαιτήσεις των ηλιακών συστημάτων DC—εκτεταμένα σώματα ασφαλειών και εξειδικευμένα υλικά απόσβεσης τόξου για τη διακοπή ρευμάτων DC χωρίς φυσικές μηδενικές διελεύσεις, ονομαστικές για τάσεις DC έως 1.500 V.

Για τους ηλεκτρολόγους μηχανικούς, τους κατασκευαστές πινάκων και το προσωπικό συντήρησης, η κατανόηση αυτών των διακρίσεων είναι απαραίτητη για την αξιόπιστη λειτουργία του συστήματος. Η εσφαλμένη εφαρμογή δημιουργεί προβλέψιμες συνέπειες: οι ασφάλειες gG σε λειτουργία κινητήρα προκαλούν ενοχλητικές διακοπές. οι ασφάλειες aM σε κυκλώματα διανομής παρέχουν ανεπαρκή προστασία υπερφόρτωσης. οι ασφάλειες με ονομαστική τιμή AC σε κυκλώματα DC PV κινδυνεύουν από καταστροφική αστοχία διακοπής.

Η σωστή επιλογή απαιτεί ανάλυση των χαρακτηριστικών φορτίου (ωμικό/κινητήρας/DC), υπολογισμό των ρευμάτων σταθερής κατάστασης και μεταβατικών ρευμάτων, επαλήθευση των ονομαστικών τιμών τάσης και ικανότητας διακοπής, διασφάλιση συντονισμού με άλλες προστατευτικές συσκευές και συνεκτίμηση των περιβαλλοντικών συνθηκών. Ο κωδικός κατηγορίας χρήσης δύο γραμμάτων σε κάθε ασφάλεια IEC 60269 καθορίζει το δοκιμασμένο καθήκον και τις συνθήκες υπό τις οποίες ισχύουν οι δημοσιευμένες ονομαστικές τιμές.

Η VIOX Electric κατασκευάζει ασφάλειες χαμηλής τάσης που έχουν σχεδιαστεί σύμφωνα με τα πρότυπα IEC 60269 σε όλες τις κλάσεις gG, aM και gPV, με ολοκληρωμένη τεχνική τεκμηρίωση και υποστήριξη εφαρμογών. Για καθοδήγηση σχετικά με τις προδιαγραφές, μελέτες συντονισμού ή τεχνικές συμβουλές σχετικά με τις απαιτήσεις προστασίας από υπερένταση, επικοινωνήστε με την ομάδα μηχανικών της VIOX.

Καθορίστε τη σωστή κλάση ασφαλειών για αξιόπιστη προστασία. Επικοινωνία VIOX Electric για να συζητήσετε τις απαιτήσεις σας για ασφάλειες IEC 60269.