Trên trang này
Không tự động. Cầu chì chính của ắc quy có định mức cắt cao không chuyển định mức đó cho các cầu chì nhánh ở phía sau. Mỗi cầu chì nhánh phải phù hợp với điện áp DC và dòng điện lỗi có sẵn tại vị trí của nó, trừ khi một sự sắp xếp được phép khác được thiết lập bởi một tổ hợp bảo vệ được áp dụng và tài liệu hóa. Dòng định mức của cầu chì chính, khả năng cắt của nó và hiệu suất giới hạn dòng điện là những thứ khác nhau.
Đối với bảng phân phối cấp nguồn bằng pin, hãy thực hiện ba kiểm tra riêng biệt:
- Liệu mỗi thiết bị bảo vệ có thể ngắt an toàn dòng sự cố mà nó có thể gặp phải không?
- Liệu sự bảo vệ có loại bỏ quá dòng gây hư hỏng trước khi dây dẫn và các bộ phận bị ảnh hưởng vượt quá giới hạn của chúng không?
- Liệu sự cố nhánh có để lại các nhánh lành được cấp điện, nếu yêu cầu vận hành chọn lọc không?
Một thiết kế có thể đáp ứng một trong các điều kiện này và thất bại ở điều kiện khác. Một cầu chì chính lớn và một cầu chì nhánh nhỏ tự chúng không giải quyết được bất kỳ điều nào trong số này.
Ý nghĩa thực sự của định mức chính và định mức nhánh
Khả năng cắt, còn gọi là khả năng ngắt, mô tả khả năng của thiết bị ngắt một dòng sự cố được chỉ định trong các điều kiện đã khai báo của nó. Nó phải được đọc cùng với điện áp, chế độ AC/DC và các điều kiện thử nghiệm áp dụng. Nó không phải là dòng điện mà tại đó cầu chì bắt đầu nóng chảy.
| Mục | Điều đó cho bạn biết | Những điều không được xác lập |
|---|---|---|
| Dòng định mức của cầu chì | Dòng điện định mức của cầu chì trong điều kiện quy định | Ngưỡng ngắt tức thời hoặc dòng điện ngắn mạch tối đa có thể xảy ra |
| Định mức điện áp DC | Chế độ điện áp DC mà thiết bị được chỉ định | Cho phép sử dụng định mức chỉ dùng cho AC trong mạch ắc quy |
| Khả năng cắt | Dòng điện sự cố mà cầu chì được định mức để cắt trong các điều kiện đã nêu | Khả năng cắt của một cầu chì khác ở phía dưới |
| Đặc tính thời gian-dòng điện | Hành vi nóng chảy hoặc cắt theo dòng quá tải, tùy thuộc vào đường cong | Bảo vệ dự phòng dòng điện cao hoàn chỉnh cho mọi sự kết hợp tùy ý |
| Dòng điện giới hạn đỉnh và dòng cắt I²t | Thông tin liên quan về giới hạn dòng điện và ứng suất nhiệt trong các điều kiện quy định | Chấp nhận tự động mọi thành phần hạ nguồn |
Trong các lắp đặt tại nơi làm việc ở Hoa Kỳ, OSHA 1910.303(b)(4) yêu cầu thiết bị ngắt sự cố phải có khả năng ngắt đủ cho điện áp và dòng điện có sẵn tại các đầu nối nguồn của nó. Yêu cầu phối hợp liền kề cũng đề cập đến trở kháng mạch và định mức ngắn mạch của các thành phần. Đây là một phát biểu hữu ích về vấn đề thiết kế, không phải là sự thay thế cho các quy tắc lắp đặt quy định cho một hệ thống pin trên thuyền, xe cộ hoặc cố định cụ thể.
Họ cầu chì cũng quan trọng. Cầu chì lưỡi ô tô, cầu chì hình trụ công nghiệp và cầu chì ắc quy không thể được coi là có thể thay thế cho nhau vì định mức ampe của chúng khớp nhau. Sử dụng hướng dẫn cầu chì điện cho các phân loại và cấp độ rộng hơn.
Tại sao cầu chì chính không phải là giới hạn dòng điện cố định
Xem xét một nguồn pin đơn cấp cho cầu chì chính, một điểm phân phối chung và nhiều nhánh có cầu chì. Đối với sự cố ở hạ nguồn của một cầu chì nhánh, dòng điện từ pin sẽ đi qua cả cầu chì nhánh đó và cầu chì chính. Cầu chì chính cũng mang bất kỳ dòng điện nào vẫn đang cấp cho các nhánh khác.
Do đó, cả hai thiết bị đều gặp phải sự cố. Chúng không chờ đợi lẫn nhau để quyết định xem sự cố có an toàn hay không. Các bộ phận và đặc tính hoạt động khác nhau của chúng xác định cách chúng nóng lên, nóng chảy, phóng hồ quang và ngắt.
Các giả định sau đây không đáng tin cậy:
- Một cầu chì chính 300 A không giới hạn mọi sự cố ở mức 300 A.
- Một định mức ngắt 20 kA không có nghĩa là cầu chì chính giới hạn dòng điện ở mức 20 kA.
- Một cầu chì nhánh 10 A không được đảm bảo sẽ ngắt an toàn trước một cầu chì chính lớn hơn chỉ vì 10 nhỏ hơn 300.
Mối quan hệ phân phối nguồn đơn lẻ theo khái niệm. Vị trí nhánh được đánh dấu xác định nơi đánh giá tải sự cố cục bộ. Các đường kẻ cho thấy thứ tự thiết bị, không phải dây nối đầu cuối hoặc đường trả dòng sự cố hoàn chỉnh; dây dẫn trả và chi tiết lắp đặt bị bỏ qua.
Cầu chì có thể bắt đầu nóng chảy mà chưa ngắt hoàn toàn. Hồ quang có thể dẫn điện trong quá trình ngắt. Do đó, biết phần tử nào nóng chảy trước không xác định được liệu thiết bị có thể ngắt sự kiện một cách an toàn hay không.
Giới hạn dòng điện có thể hữu ích, nhưng đó là hành vi hoạt động trong các điều kiện được chỉ định. UL’s Hướng dẫn Ứng dụng Bảng điện đưa ra định nghĩa giới hạn dòng điện AC và mô tả các tổ hợp bảng điện đã được xác định. Các ví dụ đó không xác định hiệu suất ắc quy DC. Chỉ số định mức ngắt cao (interrupt rating) một mình không cho biết dòng điện đỉnh cho phép (peak let-through current), năng lượng ngắt (clearing energy) hoặc hiệu suất của cầu chì chính với một thiết bị nhánh cụ thể.
Kiểm tra định mức minh họa: 20 kA chính, 1 kA nhánh
Giả sử các đầu vào thiết kế giả định sau. Đây không phải là định mức sản phẩm VIOX, kết quả kiểm tra hoặc sự kết hợp cầu chì được khuyến nghị:
- Điện áp hệ thống tối đa cho ví dụ này: 60 V DC.
- Cầu chì chính: 300 A, với định mức ngắt (interrupt rating) được công bố là 20 kA trong các điều kiện DC liên quan.
- Cầu chì nhánh: 10 A, với khả năng cắt danh định là 1 kA trong các điều kiện DC liên quan.
- Dòng ngắn mạch dự kiến có sẵn tại vị trí cầu chì nhánh: 6 kA, được xác định bởi nghiên cứu hệ thống giả định trước khi ghi nhận hành động hạn chế dòng điện của bất kỳ cầu chì nào.
- Không có bằng chứng về sự kết hợp dự phòng phù hợp nào được cung cấp.
Kiểm tra nhánh là:
Khả năng cắt nhánh = 1 kA
Dòng ngắn mạch nhánh có sẵn = 6 kA
1 kA < 6 kACầu chì nhánh không đáp ứng kiểm tra khả năng cắt riêng lẻ. Khả năng 20 kA của cầu chì chính không khắc phục được sự không phù hợp đó. Nhiệm vụ của nó cũng phải được kiểm tra tại vị trí của nó; giá trị 6 kA của nhánh không xác định được nhiệm vụ ngắn mạch tại pin hoặc cầu chì chính.
Chỉ là các số minh họa. Cả hai phép so sánh đều giả định các điều kiện 60 V DC liên quan. Giá trị 6 kA là dòng điện dự kiến có sẵn trước khi ghi nhận hạn chế dòng điện của cầu chì, không phải là dòng điện xuyên qua đo được. Trường hợp 10 kA vượt quá nhiệm vụ đó cho việc kiểm tra định mức đơn lẻ này; nó không phải là sự phê duyệt lựa chọn sản phẩm hoặc lắp đặt hoàn chỉnh.
Nếu một cầu chì nhánh thay thế có khả năng cắt DC 10 kA đã được xác minh trong các điều kiện áp dụng, thì 10 kA sẽ vượt quá nhiệm vụ 6 kA giả định. Nó sẽ không cần phải khớp với 20 kA của cầu chì chính chỉ riêng cho phép so sánh này. Sự phù hợp về điện áp, đặc tính hoạt động, bảo vệ dây dẫn, khả năng tương thích của bộ giữ và các yêu cầu còn lại của hệ thống vẫn cần được xác minh.
Cả hai phép so sánh đều không dự đoán được thời gian cắt. Nếu không có dữ liệu thiết bị chính xác, sẽ là sai lầm khi khẳng định rằng cầu chì chính ngắt trong vài mili giây, cầu chì nhánh còn nguyên vẹn, hoặc hai thiết bị hoạt động chọn lọc.
Tất cả các cầu chì nhánh có cần định mức cắt của cầu chì chính không?
Không. Phép so sánh liên quan là giữa khả năng đã được xác minh của mỗi thiết bị và nhiệm vụ cục bộ của nó, chứ không phải liệu tất cả các nhãn cầu chì có hiển thị cùng một số kA hay không.
Sự cố tại điểm phân phối gần ắc quy có thể có dòng điện khả dụng khác với sự cố ở cuối nhánh. Trở kháng nguồn, dây dẫn đi và về, các kết nối và vị trí sự cố ảnh hưởng đến vòng lặp. Dòng điện danh định của tải nhỏ không xác định dòng điện khả dụng trong quá trình ngắn mạch.
Đối với mô hình điện trở một nguồn, được đơn giản hóa một cách cố ý:
Dòng điện sự cố dự kiến ≈ điện áp nguồn / tổng điện trở vòng lặp sự cốMối quan hệ này giải thích tại sao vị trí lại quan trọng. Đây không phải là một nghiên cứu hoàn chỉnh về dòng điện sự cố ắc quy. Việc xác minh thực tế có thể cần đến động lực học nguồn, điện cảm và hằng số thời gian DC, trạng thái sạc, nhiệt độ, các nguồn song song và sự đóng góp dòng điện sự cố của thiết bị được kết nối. Sử dụng thông tin ắc quy/nguồn phù hợp và phương pháp kỹ thuật được chấp nhận thay vì ước tính chỉ dựa trên ampe-giờ.
Không giả định rằng dây dẫn dài hoặc mỏng làm cho cầu chì có định mức ngắt thấp trở nên chấp nhận được. Bất kỳ trở kháng nào được ghi nhận trong nghiên cứu phải được chứng minh cùng với các yêu cầu về dòng điện cho phép, sụt áp và cắt sự cố. Việc cố tình chọn cáp có kích thước nhỏ hơn hoặc thêm điện trở ngẫu hứng không phải là giải pháp bảo vệ.
Việc nâng cấp ắc quy, thêm ắc quy song song hoặc thay đổi cách bố trí cáp có thể làm mất hiệu lực đánh giá trước đó. Kiểm tra lại các thiết bị bị ảnh hưởng khi dòng điện sự cố khả dụng hoặc cấu hình nguồn thay đổi. Không ghi nhận giới hạn dòng điện được quảng cáo của hệ thống quản lý ắc quy như một sự đảm bảo ngắt ngắn mạch mà không có bằng chứng hệ thống áp dụng được.
Khi nào có thể ghi nhận sự bảo vệ dự phòng?
Bảo vệ dự phòng có nghĩa là một thiết bị bảo vệ ở phía trên góp phần vào khả năng cắt an toàn của một bộ sắp xếp ở phía dưới được chỉ định. Nó yêu cầu bằng chứng cho bộ sắp xếp đó; nó không được thiết lập bằng cách đặt một cầu chì có dòng cắt cao ở phía trên.
Ví dụ, hướng dẫn về bảng điện của UL mô tả các máy cắt điện có dòng cắt thấp hơn được sử dụng với các thiết bị phía trên cụ thể và các tổ hợp được đánh dấu. Ví dụ đó liên quan đến ứng dụng thiết bị đã được ghi lại. Nó không xác nhận một cầu chì chính ắc quy DC được ghép nối với một cầu chì nhánh ô tô tùy ý.
Nếu nhà cung cấp đề xuất một bộ sắp xếp dự phòng, hãy yêu cầu tài liệu đề cập đến:
- Các số danh mục, định mức cầu chì và các thay thế được phép ở phía trên và phía dưới chính xác.
- Các điều kiện điện áp DC và dòng sự cố được đề cập, bao gồm bất kỳ giới hạn hằng số thời gian liên quan nào.
- Cơ sở thử nghiệm kết hợp, chứng nhận hoặc kỹ thuật được chấp nhận áp dụng cho thiết bị và thị trường dự kiến.
- Các bộ giữ, thành phần phân phối, điều kiện lắp đặt và nhận dạng thay thế được yêu cầu.
- Bằng chứng chứng minh: khả năng cắt an toàn, bảo vệ linh kiện và/hoặc tính chọn lọc, bao gồm giới hạn của từng yêu cầu.
Dữ liệu về dòng đỉnh cho phép đi qua hoặc I²t có thể là một phần của đánh giá kỹ thuật, nhưng việc so sánh hai mã sản phẩm riêng lẻ không tự động xác minh sự kết hợp hoàn chỉnh. Hành vi của cả hai thiết bị và cụm lắp ráp bị ảnh hưởng phải được xem xét. Các quy tắc về nơi làm việc của OSHA tại Hoa Kỳ cũng yêu cầu đánh dấu thiết bị được áp dụng với xếp hạng kết hợp nối tiếp được đánh dấu bởi nhà sản xuất; nhận dạng thay thế là một phần của việc duy trì sự sắp xếp đó.
Việc thêm một cầu chì trung gian chỉ vì định mức ampe hoặc định mức cắt của nó nằm giữa hai cầu chì hiện có không chứng minh được một trình tự an toàn. Mỗi thiết bị bổ sung đưa vào một đặc tính hoạt động khác và một câu hỏi phối hợp khác.
Bảo vệ dự phòng và tính chọn lọc trả lời các câu hỏi khác nhau
Tính đầy đủ của việc cắt hỏi liệu sự cố có thể được xử lý an toàn hay không. Tính chọn lọc hỏi thiết bị bảo vệ nào hoạt động, để một nhánh bị ảnh hưởng có thể được ngắt kết nối trong khi các mạch khỏe mạnh vẫn được cấp nguồn.
Nếu một thiết kế dựa vào việc cầu chì chính hoạt động để giúp xử lý sự cố nhánh nghiêm trọng, sự kiện đó cũng có thể ngắt kết nối các nhánh khác. Do đó, một yêu cầu dự phòng không thiết lập hoạt động chọn lọc. Tương tự, việc tách hai đường cong thời gian-dòng điện không tự nó thiết lập một định mức cắt đầy đủ hoặc một sự kết hợp dự phòng đã được xác minh.
Sử dụng thông tin chính xác về nhiệt độ nóng chảy tối thiểu và khả năng cắt hoàn toàn, dữ liệu phối hợp của nhà sản xuất và bất kỳ nghiên cứu cần thiết nào. Các hướng dẫn đường cong thời gian-dòng điện của cầu chì giải thích những gì việc đọc đường cong có thể thiết lập và khi nào dữ liệu cho phép đi qua hoặc bằng chứng kết hợp trở nên cần thiết.
Quyết định bằng chứng nào vẫn còn thiếu
| Bằng chứng có sẵn | Những gì bạn có thể kết luận | Hành động tiếp theo |
|---|---|---|
| Khả năng cắt DC riêng lẻ của mỗi cầu chì đáp ứng yêu cầu hoạt động cục bộ đã được xác minh | Kiểm tra định mức cắt riêng lẻ được đáp ứng | Kiểm tra dây dẫn, thiết bị, giá đỡ, cắt và tính chọn lọc hoàn chỉnh khi áp dụng |
| Định mức riêng lẻ của cầu chì nhánh không đủ, nhưng một tổ hợp bảo vệ chính xác phù hợp đã được ghi lại | Đánh giá bố trí trong phạm vi tài liệu; không mở rộng nó sang các thiết bị hoặc điện áp khác | Xác minh mọi điều kiện, sự chấp nhận của thị trường mục tiêu và nhận dạng thay thế |
| Yêu cầu lỗi cục bộ không xác định, hoặc bằng chứng duy nhất là định mức kA cao của cầu chì chính | Khả năng cắt của nhánh chưa được thiết lập | Thu thập nghiên cứu nguồn và bằng chứng chính xác về thiết bị/kết hợp trước khi chấp nhận thiết kế |
Đối với yêu cầu sản phẩm, hãy ghi lại điện áp DC tối đa, cấu hình nguồn, dòng điện có sẵn tại mỗi vị trí liên quan, tải thông thường và dòng khởi động, danh tính của cả hai cầu chì, dữ liệu vận hành, chi tiết bộ giữ và kết quả phối hợp yêu cầu. Kiểm tra các mục nhập AC và DC riêng biệt; Hướng dẫn cầu chì AC so với cầu chì DC giải thích tại sao ký hiệu AC không thể cung cấp bằng chứng DC còn thiếu.
IEC 60269-7:2021 provides supplementary product requirements for fuse-links protecting batteries and battery systems up to 1,500 V DC. Its scope is not evidence that any particular fuse or combination is certified, or that it meets a marine, vehicle or stationary-system installation requirement.
Sử dụng Dải cầu chì, bộ giữ và bộ ngắt VIOX để xác định các dòng sản phẩm ứng viên, sau đó yêu cầu xếp hạng DC theo từng mẫu và các tài liệu hỗ trợ. Trang dòng sản phẩm một mình không thiết lập sự kết hợp bộ lưu điện bằng pin.
Giữ việc đánh giá dòng sự cố và xác minh bảo vệ cho nhà thiết kế có trình độ. Không tạo ra sự cố ngắn mạch pin có chủ đích, mở một cụm cầu chì đang có điện hoặc tăng định mức cầu chì để kiểm tra xem một bố trí đề xuất có hoạt động hay không.
