Com triar la protecció contra sobretensions trifàsica ideal?
Com triar la protecció contra sobretensions trifàsica ideal?
Una vegada vaig perdre una placa CNC de 40.000 dòlars perquè em vaig saltar un SPD de 200 dòlars. Aquella picada em va ensenyar a triar la correcta.
Trio un SPD trifàsic comprovant-ne l'Uc, l'In, l'Imax, l'Iimp, l'Up, la carcassa i els certificats. La unitat ha de coincidir amb el voltatge del meu sistema, gestionar la meva pitjor sobretensió i ser compatible amb el meu panell.
Continua llegint i et mostraré la llista exacta que dono a cada comprador que em demana un pressupost.
Què és un protector de sobretensió trifàsic?
Envio milers d'aquestes caixes cada mes, però la majoria dels compradors encara em pregunten què hi ha a dins.
Un protector de sobretensió trifàsic és una caixa metàl·lica que conté varistors d'òxid metàl·lic i tubs de gas. Deriva la tensió addicional a terra perquè la sobretensió no arribi als meus motors, variadors o PLC.
Com anomeno les parts de dins
Obro una de les nostres unitats Leikexing al meu taulell. Veureu tres o quatre varistors connectats entre L1-L2, L2-L3, L3-L1 i cada línia a terra. Hi ha un petit fusible tèrmic a cada disc de varistor. Si el disc s'escalfa massa, el fusible s'obre de cop i apareix una bandera vermella. Aquesta bandera em dóna un senyal visual ràpid de "go/no go" quan camino per la fila de panells.
Per què trio el mode 3+1 per a la majoria de plantes
El meu client alemany fa servir xarxes TN-S de 400 V. Demana el mode 3+1: tres varistors per a línia a línia i un per a N-PE. Aquest mode em proporciona la mateixa protecció en fase i neutre. Si només utilitzés el mode 3, una sobretensió de neutre a terra encara podria afectar el seu PLC. El cost addicional de 8 dòlars és més barat que una hora d'inactivitat.
Com llegeixo l'etiqueta en deu segons
Ensenyo als compradors a llegir l'etiqueta cap per avall mentre la unitat encara és a la caixa. Busqueu aquests cinc números:
| Marca d'etiqueta | Què em diu | La meva regla ràpida |
| UC | Tensió contínua màxima | 275 V per a sistemes de 230 V, 385 V per a 400 V |
| En | sobretensió nominal | 20 kA per fase és el mínim de la meva planta |
| Imax | Pujada màxima | 40 kA em dóna un marge de seguretat de dos cicles |
| Iimp | Onada de llamps | 12,5 kA si el lloc té un parallamps |
| Amunt | Tensió de pas |
|
Si falta algun número, demano al proveïdor un full de prova. Sense full, no hi ha compra.
Com funciona un dispositiu de protecció contra sobretensions trifàsic?
Encara recordo la primera vegada que vaig veure una sobretensió de 40 kA en un oscil·loscopi. La línia de tensió pujava com un coet.
El meu SPD trifàsic funciona com un interruptor ràpid. Quan la tensió de línia puja per sobre del seu nivell de pinça, la resistència del varistor cau de megaohms a ohms en nanosegons. Curtcircuita la sobretensió a terra i es reinicia quan la tensió torna a la normalitat.
La corba de subjecció que dibuixo per als compradors
Dibuixo una línia simple a la pissarra blanca. A l'esquerra hi ha 230 V RMS; a la dreta hi ha 1 kV. Dibuixo una línia plana a 700 V. Aquesta línia plana és la tensió ascendent o de pas. Qualsevol cosa per sobre d'aquesta línia es crema al varistor, no al variador. Dic als compradors: "El variador només veu el que hi ha per sota d'aquesta línia plana".
Per què la velocitat supera la mida
Un varistor gran pot consumir més energia, però també és més lent. Provo dues unitats una al costat de l'altra: un disc de 40 mm i un disc de 34 mm. La unitat més petita té un voltatge 50 V inferior perquè els seus cables són més curts. Per als servomotors sempre trio el disc més petit i ràpid, fins i tot si costa un 5% més. El temps d'inactivitat estalviat s'amortitza en una setmana.
On poso el vincle de terra
Una vegada vaig visitar un lloc al Regne Unit que no parava de fer saltar els SPD. L'instal·lador havia connectat un cable de terra de 10 m a la barra principal. La inductància del cable afegia 600 V a la tensió de pas. Vaig traslladar la terra del SPD a una barra de coure local de 50 mm² just al costat del panell. La següent sobretensió va deixar els variadors intactes. La distància a terra importa més que la marca.
Aplicació de protectors de sobretensió industrials trifàsics
El mes passat vaig entrar a una planta alimentària francesa. Tots els motors de les cintas transportadores estaven avariats després d'una tempesta. Havien omès els desacceleradors a l'alimentador MCC.
Instal·lo descarregadors trifàsics als alimentadors principals, subpanells i a la màquina. La unitat principal consumeix el 80% de l'energia, la unitat del subpanell el 15% i la unitat local estalvia energia al PLC. Aquesta cascada manté la meva línia funcionant les 24 hores del dia, els 7 dies de la setmana.
Les tres capes que dibuixo per a cada projecte
| Capa | OnMount | ImaxIpick | Cashview |
| Principal | Quadre principal de distribució de baixa tensió | 100 kA 8/20 µs | 220 dòlars |
| Sub | Centre de control de motors | 40 kA 8/20 µs | 85 dòlars |
| Local | Bastidor d'accionament o PLC | 20 kA 8/20 µs | 35 dòlars |
El cost total d'una línia de 500 kW és inferior a 400 dòlars. Un variador de freqüència fregit costa 3.200 dòlars. El retorn de la inversió és de 8:1, fins i tot si només hi ha una sobretensió a l'any.
Per què mai barrejo SPD i VFD en una sola caixa
La calor és la matadora. Un variador de freqüència funciona a 60 °C a l'interior. Un SPD redueix la seva potència un 1% per cada °C per sobre dels 40 °C. Si munto l'SPD dins de la caixa del variador de freqüència, la seva capacitat nominal de 40 kA baixa a 25 kA. El munto a la paret exterior esquerra, amb un espai lliure d'aire de 200 mm. La unitat es manté freda i encara compleixo la norma IP54 amb una petita coberta.
Com gestiono l'energia solar a la mateixa planta
El mateix lloc francès té una teulada solar de 200 kW. L'inversor retroalimenta la tensió a la mateixa placa principal. Les cadenes solars poden retroalimentar sobretensions. Afegeixo un SPD de CC al combinador de cadenes i un SPD de CA a la sortida de l'inversor. Ambdues unitats comparteixen la mateixa barra de terra que el SPD principal. Una terra, un nivell de pinça, sense baralles.
Principi de funcionament del protector de sobretensió trifàsic
M'encanta aixafar un disc de varistor amb un martell després que hagi fet la seva feina. A dins hi veus una sorra de ceràmica negra. Aquesta sorra és l'heroïna.
El meu SPD trifàsic funciona per divisió de voltatge. Sota 400 V normals, el varistor actua com un interruptor obert. Quan una sobretensió eleva qualsevol línia per sobre dels 700 V, el varistor bloqueja i divideix l'energia de la sobretensió entre els camins línia-terra i línia-neutre. Després de la sobretensió, torna a una alta resistència i espera la següent sobretensió.
La línia de temps de nanosegons que imprimeixo per als compradors
| Temps | Esdeveniment | Què veig |
| 0 ns | Arriba la sobretensió | L'endoscopi mostra un pic de 3 kV |
| 25 ns | El varistor s'encén | La tensió baixa a 900 V |
| 100 ns | Incendis de tubs de gas | La tensió baixa a 600 V |
| 1 µs | Energia abocada a la Terra | El corrent cau un 80% |
| 50 µs | Extrems de seguiment de potència | Restabliments de SPD |
Enganxo aquest full amb cinta adhesiva dins la porta del quadre. Als electricistes els encanta perquè poden veure per què no s'ha saltat la bandera vermella: la unitat s'ha reiniciat, de manera que la sobretensió ha estat curta.
Per què trio 275 V Uc per a sistemes de 230 V
Un sistema de 230 V pot arribar a 253 V en un dia assolellat. Si trio 275 V Uc, tinc un marge de 22 V. Un Uc de 320 V em donaria un marge de 67 V, però la tensió de pas puja 120 V. Accepto el marge més ajustat per obtenir un valor de subjecció més baix. En deu anys no hem tingut cap fals disparament en unitats de 275 V. La teoria està bé, però les meves dades de camp guanyen.
Com puc provar un lot abans que surti de la meva fàbrica
Vaig construir un laboratori de sobretensions de 60 kA 8/20 µs a Wenzhou. Cada lot rep una prova de mostra. Sobretenso la unitat tres vegades a 60 kA i després mesuro la sobretensió. Si la sobretensió varia més d'un 10%, rebutjo el lot. Els compradors reben l'informe de la prova per correu electrònic abans que el contenidor surti del moll. Aquest informe és la meva encaixada de mans.
4 signes que hauries de substituir el teu SPD trifàsic
L'any passat vaig anar a una fleca del Regne Unit. La seva finestra SPD era negra, però el gerent de la planta va dir: "Encara s'il·lumina en verd, així que deu ser bo". Dues setmanes més tard, el PLC del forn va fregir.
Substitueixo el meu SPD trifàsic quan la finestra està vermella, el fusible tèrmic està obert, el varistor està esquerdat o el full de prova mostra una deriva ascendent superior al 10%. Qualsevol signe significa que la unitat no podrà suportar la propera sobretensió.
La comprovació visual d'un segon que ensenyo
Demano a tots els electricistes de torn que facin això: obrin el quadre, mirin la finestra de l'SPD, tanquin el quadre. Si la finestra no és verda, escriu el número d'etiqueta de l'SPD a la pissarra blanca. Envio les unitats de recanvi al magatzem de l'obra. El canvi triga cinc minuts i no calen eines. Ho tractem com si canviéssim una bombeta.
Com faig servir una pinça amperimètrica per al desgast ocult
De vegades la finestra encara és verda, però el varistor està cansat. Connecto el cable de terra i provoco una sobretensió a la línia amb un provador d'aïllament de 500 V. Si el corrent de terra és inferior a 0,5 mA, el varistor encara funciona bé. Per sobre de 2 mA vol dir que ha començat a tenir fuites. Registro el número i substitueixo la unitat en la propera apagada planificada. Aquesta prova triga dos minuts i estalvia una trucada de pànic a les 2 de la matinada.
L'etiqueta de data que enganxo a cada unitat
Imprimeixo una etiqueta petita amb la data d'instal·lació i un codi QR. El codi enllaça a un full de càlcul de Google. El full mostra la data d'instal·lació, la data de l'última prova i la propera data de venciment. Quan la unitat fa cinc anys, el meu sistema m'envia un correu electrònic. Envio un missatge al comprador: "El vostre SPD ja té cinc anys. El preu encara és de 85 dòlars. He d'afegir dues peces a la vostra propera comanda?". La majoria dels compradors prem "Respon Sí" en menys de deu segons.
Com triar els SPD trifàsics ideals?
Rebo aquest correu electrònic gairebé cada dia: "Jason, dóna'm el teu millor preu". Responc amb sis preguntes. Quan el comprador respon, envio un pressupost d'una línia. L'acord es tanca en una hora.
Trio l'SPD trifàsic ideal fent coincidir cinc números amb el meu sistema: voltatge, corrent de curtcircuit, sobretensió esperada, IP de la carcassa i llista de certificats. A continuació, demano al proveïdor un full de proves i una garantia de cinc anys. Si arriben totes dues en un dia, compro.
La guia de 5 passos que envio als compradors
|
Pas | Pregunta que em faig | La meva resposta ràpida |
| 1 | Quin és el voltatge del meu sistema? | 400 V TN-S |
| 2 | Quin és el meu corrent màxim de falla? | 50 kA |
| 3 | Quina pujada espero? | 40 kA 8/20 µs |
| 4 | On m'he de muntar? | Panell IP42, 60 °C màx. |
| 5 | Quins certificats he de mostrar al meu cap? | CE, TÜV, IEC 61643-11 |
Copio aquestes cinc línies al correu electrònic. El proveïdor o bé diu "Sí, ens reunim amb tots" o bé edita una línia. Res d'història llarga, res de fullets en PDF.
Per què mai persegueixo el preu més baix
Calculo el cost total de propietat: preu + transport + impostos + el meu cost d'un esdeveniment d'inactivitat. A Alemanya, una hora d'inactivitat de la línia d'automoció és de 40.000 €. Un SPD de 65 € que falla em costa 615 vegades el seu preu. Pago 85 € per una unitat amb informe TUV i estoc local. Els 20 € addicionals són la meva assegurança.
Com puc aconseguir un acord de preu de dos anys
Li dic al comprador: "Posi dues comandes en un contenidor ara. Mantinc el preu durant 24 mesos". El comprador estalvia 2.000 dòlars en transport i obté un protector de preus contra la inflació del coure. Carrego 500 peces al nostre magatzem de Wenzhou amb la seva etiqueta. Quan truca, envio en 48 hores. Totes dues parts dormen bé.
Conclusió
Vaig perdre diners amb sobretensions, així que vaig escriure aquesta llista de comprovació. Fes-la servir, tria l'SPD correcte i atura el següent cargol abans que t'aturi a tu. Envia'm un correu electrònic a caroline@leikexing.com i t'enviaré una mostra gratuïta avui mateix.