சுமை தேவைகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு வெற்றிட சர்க்யூட் பிரேக்கரை எவ்வாறு தேர்ந்தெடுப்பது?

மிகை-பொறியியல் செய்யாமல் தளத்தின் மின்சக்தி தேவைகளுக்கு ஏற்றவாறு ஸ்விட்ச்கியர் தரங்களைப் பொருத்துதல்

A வெற்றிட சுற்று மின்துண்டி இது பாதுகாக்கப்படும் மின்சுற்றின் மின்னழுத்த ஏற்றத்துடன் துல்லியமாக ஒத்துப்போகும் போது அதன் சிறந்த செயல்திறனை வெளிப்படுத்துகிறது. அதிக அளவில் தேர்வு செய்யப்பட்டால், மூலதன செலவுகள் தேவையில்லாமல் அதிகரிக்கும், மேலும் மின்சுற்று முறிப்பானின் இயந்திர இயக்க வசதி அதன் முழு வடிவமைப்பு வரம்பையும் பயன்படுத்தாமல் இருக்கலாம். குறைவாக தேர்வு செய்யப்பட்டால், தவறான முறிப்பு (nuisance tripping) அல்லது குறைபாடு ஏற்பட்ட நிலையில் தொடுவாய்கள் ஒன்றிணைதல் (contact welding) ஆகியவை உண்மையான அபாயங்களாக உருவெடுக்கும். சரியான தேர்வை மேற்கொள்ள நான்கு பரஸ்பர சார்புடைய அளவுகளை ஆய்வு செய்ய வேண்டும்: தரப்பட்ட இயல்பான மின்னோட்டம், தரப்பட்ட குறுகிய-சுற்று முறிப்புத் திறன், இயக்க பணிச் சுழற்சி மற்றும் பாதுகாக்கப்படும் சுமையின் தன்மை.

எந்த அளவு கணக்கீட்டிற்கும் முதல் படியாக விரிவான சுமை ஆய்வு தேவை. 800 A தொடர் மின்னோட்டத்தை இழுக்கும் ஒரு தயாரிப்புத் தொழிற்சாலை, மூன்று முதல் ஐந்து வினாடிகள் வரை 1200 A வரை உச்ச மோட்டார் தொடக்க சுமை உச்சத்தை எட்டும் தேவையைக் கொண்டிருக்கிறது, அதற்கு ஒரு வெற்றிட சுற்று மின்துண்டி தரம் செய்யப்பட்ட இயல்பான மின்னோட்டம் தொடர்ச்சியான அடிப்படை மதிப்பை விட அதிகமாக இருக்கும் — இந்த சூழலில் பொதுவாக 1250 A. சுஇட்ச்கியர் வரிசையில் பிரேக்கர் நிறுவப்படும் இடத்தில் கணக்கிடப்படும் குறுகிய-சுற்று ஆய்வு, பிரேக்கரின் துண்டிக்கும் திறனுக்கான கீழ் எல்லையை நிர்ணயிக்கிறது. அதிகபட்ச முன்னறிவிக்கப்பட்ட குறுகிய-சுற்று மின்னோட்டம் 22 kA ஆக இருந்தால், 25 kA அல்லது 31.5 kA தரம் கொண்ட சாதனத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பது தேவையான கூடுதல் திறனை வழங்கும், ஆனால் மிகையாக அளவிடுவதைத் தவிர்க்கும்.

சுமை வகை பிரேக்கர் வகுப்புத் தேர்வை பாதிக்கிறது

மோட்டார் மற்றும் டிரான்ஸ்ஃபார்மர் ஃபீடர்கள் வெவ்வேறு செயல்பாட்டு சுழற்சிகளை தேவைப்படுத்துகின்றன

மோட்டார் ஃபீடர்கள் மீண்டும் மீண்டும் தொடங்கும் மின்னோட்டங்களை ஏற்படுத்துகின்றன, இவை பொதுவான பிரேக்கர் தர பலகையில் குறிப்பிடப்படவில்லை. ஒரு வெற்றிட சுற்று மின்துண்டி மோட்டார் கட்டுப்பாட்டு மையத்தை சேவை செய்யும் பிரேக்கர் அடிக்கடி செயல்பட வேண்டும் — தொகுதி செயலாக்க வசதிகளில் நாளொன்றுக்கு பத்துகள் அல்லது நூறுகள் அடைக்க-திறக்க சுழற்சிகளை ஏற்றுக்கொள்ள வேண்டியிருக்கலாம். இயந்திர உறுதிப்பாட்டு வகைப்பாடு (IEC 62271-100 இன்படி M1 — 2,000 செயல்பாடுகள் அல்லது M2 — 10,000 செயல்பாடுகள்) தேர்வின் முக்கியமான அளவுகோலாக மாறுகிறது, குறுகிய-சுற்று துண்டிக்கும் திறன் மதிப்பு மட்டுமல்ல.

மாற்றியின் சுற்றுகள், எதிர்மறையாக, குறைந்த அளவு சுடிச்சு செயல்பாடுகளைக் காண்கின்றன, ஆனால் மின்னழுத்தம் செலுத்தப்பட்ட உடனேயே முதல் சில சுழற்சிகளில் தரப்பட்ட மின்னோட்டத்தை விட 8 முதல் 12 மடங்கு வரை உயர்ந்த காந்தப்புல மின்னோட்டத்தை அனுபவிக்கின்றன. இங்கு, இந்த மின்னோட்ட உச்சத்தை தவறான துண்டிப்பு இல்லாமல் கையாளும் சாத்தியம் என்பது மின்சார கட்டுப்பாட்டு ரிலே ஒத்திசைவைச் சரியாக அமைப்பதைச் சார்ந்துள்ளது; இது சுடிச்சின் சொந்த தரவரையை விட முக்கியமானது. எனினும், மாற்றியின் முழுச் சுமை மின்னோட்டத்தை விட சிறிது அதிகமான தரப்பட்ட சாதாரண மின்னோட்டத்தைக் கொண்ட சுடிச்சைத் தேர்ந்தெடுப்பது, சில நேரங்களில் ஏற்படும் அதிக சுமை நிலைகளை ஏற்றுக்கொள்ளும் வெப்ப மார்ஜினை வழங்குகிறது, இது வேகமான வயதாக்கத்தைத் தடுக்கிறது.

மின்தேக்கி குழு மற்றும் மின்தூண்டியின் சுடிச்சு தேர்வுகள்

மின்தேக்க மற்றும் மின்தூண்டு சுடிச்சு என்பன எதிரெதிர் சவால்களை ஏற்படுத்துகின்றன. மின்தேக்கி குழுக்கள் மின்னழுத்தம் செலுத்தும் போது உயர் அதிர்வெண் மின்னோட்ட உச்சத்தை உருவாக்குகின்றன, மேலும் துண்டிப்பிற்குப் பின் உயர்ந்த மீட்பு மின்னழுத்தத்தை சுடிச்சு தாங்க வேண்டும். ஒரு வெற்றிட சுற்று மின்துண்டி மின்தேக்கி சுவிட்சிங் நோக்கமாக வடிவமைக்கப்பட்டவை C2 வகைப்பாட்டை (மிகக் குறைந்த மீண்டும் தடை ஏற்படும் வாய்ப்பு) கொண்டிருத்தல் வேண்டும், ஏனெனில் மின்தேக்கி சுற்றுகளில் மீண்டும் தடை ஏற்படும் நிகழ்வுகள் மின்னழுத்த அதிகரிப்பை உருவாக்கும், அது சுவிட்ச் மற்றும் மின்தேக்கி வரிசை இரண்டையும் சேதப்படுத்தக்கூடும்.

மாறாக, கதிர்வீச்சு சுவிட்சிங் முக்கியமாக காந்தத்தன்மை கொண்ட மின்னோட்டங்களை துண்டிப்பதை ஈடுபடுத்துகிறது, அது மின்னோட்ட வெட்டுதலையும் அதனால் ஏற்படும் மின்னழுத்த மிகைப்பையும் ஏற்படுத்தும். CuCr தொடுதல்கள் மற்றும் தொடுதல் வடிவமைப்பு மேம்படுத்தப்பட்ட சுவிட்ச்கள் — குறிப்பாக 3 A-க்கு கீழ் குறைந்த வெட்டு மின்னோட்ட பண்புகளைக் கொண்டவை — இந்த ஆபத்தை குறைக்கின்றன.

ஃபிலிப்பைன்ஸில் உள்ள ஒரு உணவு செயலாக்க தொழிற்சாலையின் உண்மையான சுமை பகுப்பாய்வு

ஃபிலிப்பைன்ஸில் உள்ள ஒரு தென்னை செயலாக்க வியாபாரம், அதன் இணைக்கப்பட்ட சுமையை 1.8 MW இலிருந்து 3.2 MW ஆக அதிகரிக்கும் வகையில் ஒரு வரிசை விரிவாக்கத்தைத் திட்டமிட்டது. தற்போதைய ஸ்விட்ச்கியர் 12 kV வெற்றிட சுற்று மின்துண்டி 630 A தரவரையில் உள்ள அலகுகளையும் 20 kA முறிவு திறனையும் பயன்படுத்தியது. புதிய குறைபாட்டு ஆய்வு, டிரான்ஸ்ஃபார்மர் மேம்பாடு முதன்மை பஸ்ஸில் எதிர்பார்க்கப்படும் குறைபாட்டு மின்னோட்டத்தை 26 kA ஆக உயர்த்தும் என்று வெளிப்படுத்தியது — இது தற்போதைய பிரேக்கர்களின் தரவரையை மீறும்.

பொறியியல் வாங்குதல் குழு, வரும் ஃபீடர் மற்றும் முக்கிய பஸ் கபிளருக்கான KYN28-12 மாற்று அமைப்புகளை 1250 A இயல்பான தற்று மற்றும் 31.5 kA உடைக்கும் திறனுடன் ஹாங்ஸின் இன்டெலிஜென்ட் டெக்னாலஜி உடன் இணைந்து தீர்மானித்தது; தனித்தனியான மோட்டார் ஃபீடர்களுக்காக 630 A மேம்படுத்தப்பட்ட அலகுகள் 25 kA தரவரையுடன் பராமரிக்கப்பட்டன. இந்த அடுக்கு முறை அனைத்தையும் உயர் தரவரையில் ஒருபோதும் சீராக்குவதை விட தோராயமாக 15% சேமிப்பை வழங்கியது, இது ஒவ்வொரு மட்டத்திலும் முழுமையான தவறு பாதுகாப்பை வழங்குகிறது.

சரியான அளவை உறுதிப்படுத்துவதற்கான நடைமுறை நிறுவுதலுக்கு முந்தைய சோதனைகள்

தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட வெற்றிட சுற்று மின்துண்டி சுமையை பொருத்து சரிபார்க்கப்படுகிறது, முதலில் பெயர்ப்பலகை சரிபார்ப்பு மூலம் தொடங்குகிறது. விளக்கப்பலகையில் குறிப்பிடப்பட்ட மின்னழுத்தம் அமைப்பின் பெயரளவு மின்னழுத்தத்துடன் பொருந்த வேண்டும் — 12 kV விளக்கப்பலகை மின்னழுத்தம் கொண்ட மின்சுற்றி 6.6 kV முதல் 11 kV வரையிலான அமைப்புகளுக்கு பயன்படுத்தப்படும், ஆனால் உற்பத்தியாளரின் ஆவணங்களின்படி ஏற்ற குறைவு காரணிகள் (derating factors) பயன்படுத்தப்பட வேண்டும். முதன்மை தொடுதல்கள் மீது அளவிடப்படும் தொடுதல் மின்தடை, உற்பத்தியாளர் குறிப்பிட்ட எல்லைக்கு கீழே இருக்க வேண்டும் (பொதுவாக 2000 A வரையிலான மின்சுற்றிகளுக்கு 35 µΩ-க்கு கீழே), இது தூய்மையான தொடுதல் மேற்பரப்புகளை உறுதிப்படுத்துகிறது, அது சுமையின் கீழ் வெப்ப இடங்களை (hot spots) உருவாக்காது.

நேர சோதனைகள் (Timing tests), மூன்று துணைகளும் (poles) ஒன்றிற்கொன்று 2 மில்லிசெகன்டுக்குள் திறக்கப்படுவதையும், மூடப்படுவதையும் உறுதிப்படுத்துகின்றன, இதனால் சமனான துண்டிப்பு (balanced interruption) உறுதிப்படுத்தப்படுகிறது. ஏதேனும் ஒரு துணை (pole) குறிப்பிடத்தக்க அளவில் தாமதமாக இயங்கினால், அது அதிக விற்று ஆற்றலை (arc energy) அனுபவிக்கும் மற்றும் தொடுதல் தேய்வு (contact wear) விரைவாக ஏற்படும்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

எனது பயன்பாட்டிற்கு ஏற்ற விளக்கப்பலகை மின்னோட்டத்தை (rated current) எவ்வாறு தீர்மானிப்பது?

தொடர் சுமை மின்னோட்டத்தைச் சேர்த்து, எதிர்கால விரிவாக்கத்திற்காக 15% முதல் 25% வரையிலான கூடுதல் மார்ஜினையும் சேர்க்கவும். உதாரணமாக, 780 A தொடர் சுமைக்கு குறைந்தபட்சம் 1000 A தரம் கொண்ட பிரேக்கர் தேவைப்படும். மேலும், சூழல் வெப்பநிலையின் குறைவு விளைவையும் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளவும் — 40°C ஐ விட அதிகமான சூழல் வெப்பநிலையில் பெட்டகங்களில் பிரேக்கர்களை நிறுவும்போது, அதிகரித்த வெப்பநிலையில் வெப்ப டிரிப் பண்புகள் மாறுவதால், அதிக மின்னோட்ட தரத்தைக் கொண்ட பிரேக்கர் தேவைப்படலாம்.

Icw மற்றும் Isc தரங்களுக்கு இடையேயான வேறுபாடு என்ன?

தரம் கொடுக்கப்பட்ட குறுகிய கால தாங்குதிறன் மின்னோட்டம் (Icw) என்பது, பிரேக்கர் மூடிய நிலையில் குறிப்பிட்ட கால அளவுக்கு (பொதுவாக 1 அல்லது 3 வினாடிகள்) சேதமின்றி தாங்கக்கூடிய மின்னோட்டத்தை வரையறுக்கிறது — இது நேர-கிரேடு செயல்பாட்டு பாதுகாப்பு திட்டங்களுக்கு முக்கியமானது. தரம் கொடுக்கப்பட்ட குறுகிய சுற்று முறிப்பு திறன் (Isc) என்பது, பிரேக்கர் துண்டிக்கக்கூடிய அதிகபட்ச குறுகிய சுற்று மின்னோட்டத்தை வரையறுக்கிறது. இந்த இரண்டு மதிப்புகளையும் அமைப்பு ஆய்வுக்கு ஏற்ப சரிபார்க்க வேண்டும்.

ஒரே வெக்கம் சர்க்யூட் பிரேக்கரை மோட்டார் மற்றும் டிரான்ஸ்ஃபார்மர் ஃபீடர்களுக்கு பயன்படுத்த முடியுமா?

ஆம், ஆனால் பாதுகாப்பு ரிலே அமைப்புகள் ஒவ்வொரு பயன்பாட்டிற்கும் மாற்றப்பட வேண்டும். பிரேக்கர் ஃபிரேம் தனியாகவே இரண்டு வகையான சுமைகளையும் ஏற்றுக்கொள்ளும் — 1250 A, 31.5 kA பிரேக்கர் இரண்டு வகையான மோட்டார் இன்ரஷ் மற்றும் டிரான்ஸ்ஃபார்மர் காந்தத்தூண்டல் மின்னோட்டங்களையும் கையாள முடியும். தேர்வு வேறுபாடு ரிலே வளைவு, CT விகிதம் மற்றும் துணை மின்னழுத்தம் குறைவு அல்லது வெப்ப பாதுகாப்பு கூறுகள் தேவையா என்பதில் அடங்கியுள்ளது. ஹாங்ஸின் இன்டெலிஜென்ட் டெக்னாலஜி ஸ்விட்ச்கியர் மாற்றிடக்கூடிய பாதுகாப்பு கட்டமைப்புகளை ஆதரிக்கிறது.

பிரேக்கரின் துண்டிக்கும் திறனை குறைவாக தேர்ந்தெடுத்தால் என்ன நடக்கும்?

தவறு மின்னோட்டம் பிரேக்கரின் தரப்பட்ட துண்டிக்கும் திறனை மிகைப்படுத்தினால், விற்று (arc) அணையாமல் இருக்கலாம், இது தொடர்பு வெல்டிங், இன்டர்ரப்டர் உடைதல் அல்லது ஸ்விட்ச்கியர் பிரிவின் முழுமையான தோல்விக்கு வழிவகுக்கலாம். IEEE 1584 படி விற்று ஃபிளாஷ் ஆற்றல் கணக்கீடுகளும் பேனலில் கணிசமாக அதிகரித்த தாக்கு ஆற்றல் மட்டங்களைக் காட்டும், இது பணியாளர்களுக்கான ஆபத்தை அதிகரிக்கும்.

பிரேக்கர் அளவு சரிபார்ப்பிற்காக சுமை ஆய்வுகளை எவ்வளவு அடிக்கடி புதுப்பிக்க வேண்டும்?

முக்கிய உபகரணங்கள் சேர்க்கப்படும் அல்லது மறுவடிவமைக்கப்படும் போதெல்லாம் வசதியின் சுமை ஆய்வுகளை புதுப்பிக்க வேண்டும் — மாற்றங்கள் இன்றி இருந்தாலும், பொதுவாக மூன்று முதல் ஐந்து ஆண்டுகளுக்கு ஒருமுறை. பயன்பாட்டு மின்மாற்றியை மாற்றுவதன் மூலம், கிடைக்கக்கூடிய குறுக்குச்சுற்று மின்னோட்டம் 20 kA இலிருந்து 31.5 kA ஆக அதிகரிக்கும் போது, சுமைப் பக்கத்தில் எந்த மாற்றமும் இன்றி முன்பு ஏற்றுக்கொள்ளத்தக்க மின்சார விசையிடு கருவிகள் (breakers) பாதுகாப்பற்றவையாக மாறலாம்.

உயரம் மின்னோட்ட தரவரைகளை பாதிக்கிறதா?

ஆம். 1000 மீட்டருக்கு மேலான உயரங்களில், காற்று அடர்த்தியின் குறைவு இயற்கை காற்று சூழல் குளிரூட்டலை (natural convection cooling) பாதிக்கிறது, இதனால் மின்னோட்ட தரவரைகளை குறைத்தல் (derating) தேவைப்படுகிறது. கடல் மட்டத்தில் 1250 A என தரவரை செய்யப்பட்ட ஒரு மின்சார விசையிடு கருவி (breaker), 2000 மீட்டர் உயரத்தில் தோராயமாக 1090 A ஆக குறைத்து தரவரை செய்யப்பட வேண்டும். வெற்றிட மின்னிடையூட்டிகள் (vacuum interrupters) தாமாகவே பாதிக்கப்படுவதில்லை, ஆனால் வெளிப்புற பஸ்பார்கள் (busbars) மற்றும் இணைப்புகள் காற்று சூழல் மூலம் வெப்பத்தை வெளியேற்றுகின்றன.