Устройства SIDACtor — это тиристорные устройства, используемые для защиты чувствительных цепей от электрических помех, вызванных скачками напряжения, вызванными молнией, импульсами с индуктивной связью и неисправностями в сети переменного тока.Уникальная конструкция и характеристики тиристора используются для создания устройства защиты от перенапряжения с точными и воспроизводимыми характеристиками включения с возможностью перескока низкого напряжения и высокого импульсного тока.

Ключевые параметры

Ключевые параметры для устройств SIDACtor : V _DRM , I _DRM , V _S , I _H и V _T (см. Рисунок 1 .3 на странице 11).

В _DRM — это повторяющееся пиковое значение напряжения в закрытом состоянии устройства (также известное как резервное напряжение) и непрерывная пиковая комбинация переменного и постоянного напряжения, которая может быть приложена к устройству SIDACtor в его выключенное состояние.

I _DRM — максимальное значение тока утечки, которое возникает в результате применения V _DRM .

Напряжение переключения (V _S ) — это максимальное напряжение, которому могут подвергаться последующие компоненты во время состояния быстрого нарастания (100 В / мкс) перенапряжения.

Ток удержания (I _H ) — это минимальный ток, необходимый для поддержания устройства во включенном состоянии.

Напряжение в открытом состоянии (В _T ) — максимальное напряжение на устройстве при полной проводимости.

Операция

Устройство работает как выключатель. В выключенном состоянии устройство имеет токи утечки (I _DRM ) менее 5 мкА, что делает его невидимым для цепи, которую оно защищает. Когда переходное напряжение превышает V _DRM устройства, устройство начинает переходить в защитный режим с характеристиками, аналогичными лавинному диоду.При подаче достаточного тока (I _S ) устройство переключается во включенное состояние, шунтируя перенапряжение в цепи, которую оно защищает. Находясь во включенном состоянии, устройство может потреблять большой ток из-за низкого падения напряжения (V _T ) на устройстве. Как только ток, протекающий через устройство, прерывается или падает ниже минимального тока удержания (I _H ), устройство перезагружается, возвращаясь в свое выключенное состояние. Если значение I _PP превышено, в устройстве обычно возникает постоянное короткое замыкание.

Физика

Устройство представляет собой полупроводниковое устройство, имеющее четыре слоя переменной проводимости: PNPN (рисунок 1.2 ниже). Четыре уровня включают в себя эмиттерный слой, верхний базовый слой, средний слой и нижний базовый слой. Эмиттер иногда называют катодной областью, а нижний базовый слой — анодной областью.

Рисунок 1.2 Геометрическая структура двунаправленных устройств

По мере того, как напряжение на устройстве увеличивается и превышает V _DRM устройства, электрическое поле на центральном переходе достигает значения, достаточного для того, чтобы вызвать лавинное умножение.Когда происходит лавинное умножение, сопротивление устройства начинает уменьшаться, и ток начинает увеличиваться до тех пор, пока коэффициент усиления устройства по току не превысит единицу. После превышения единицы устройство переключается с высокого импеданса (измеренного при V _S ) на низкое (измеренное при V _T ) до тех пор, пока ток, протекающий через устройство, не станет ниже его удерживающего тока (I _H ). ).

Сравнение защиты от перенапряжения

Четыре наиболее часто используемых технологии защиты от перенапряжения:

• Устройства SIDACtor ®
• Газоразрядные трубки (ГДТ)
• Металлооксидные варисторы (MOV)
• TVS диоды

Все четыре технологии соединены параллельно с защищаемой схемой, и все они демонстрируют высокий импеданс в закрытом состоянии при смещении с напряжением, меньшим, чем их соответствующие напряжения блокировки.

Устройство SIDACtor ® — это устройство PNPN, которое можно рассматривать как тиристорное устройство без затвора. При превышении пикового напряжения в закрытом состоянии (V _DRM ) устройство SIDACtor ® будет фиксировать переходное напряжение в пределах номинального напряжения переключения устройства (V _S ). Затем, как только ток, протекающий через устройство SIDACtor ®, превысит его ток переключения, устройство сработает лом и имитирует состояние короткого замыкания.Когда ток, протекающий через устройство SIDACtor ®, меньше, чем ток удержания устройства (I _H ), устройство SIDACtor ® выполнит сброс и вернется к своему высокому импедансу в выключенном состоянии.

Преимущества

Преимущества устройства SIDACtor ® включают быстрое время отклика (рис. 1.1), стабильные электрические характеристики, долгосрочную надежность и низкую емкость. Кроме того, поскольку устройство SIDACtor ® представляет собой лом, его нельзя повредить под напряжением.

Ограничения

Поскольку устройство SIDACtor ® представляет собой лом, его нельзя использовать непосредственно через линию переменного тока; его необходимо разместить за грузом. Невыполнение этого требования приведет к превышению максимального номинального тока в открытом состоянии для устройства SIDACtor ®, что может привести к переходу устройства в состояние постоянного короткого замыкания.

Приложения

Хотя устройства SIDACtor ® используются и в других приложениях, они в основном используются в качестве основного устройства защиты от перенапряжения в телекоммуникационных цепях и цепях передачи данных.Для приложений за пределами этой области следуйте критериям проектирования в « SIDACtor ® Критерии выбора устройства».

Газоразрядные трубки

Газоразрядные трубки (GDT) представляют собой стеклянные или керамические корпуса, заполненные инертным газом и закрытые с каждого конца электродом. Когда переходное напряжение превышает номинальное значение пробоя постоянного тока устройства, перепад напряжения вызывает зажигание электродов газовой трубки, что приводит к возникновению дуги, которая, в свою очередь, ионизирует газ внутри трубки и обеспечивает путь с низким импедансом для переходного процесса. следить.Как только переходный процесс падает ниже напряжения и тока удержания постоянного тока, газовая трубка возвращается в выключенное состояние.

Преимущества

Газоразрядные трубки имеют высокий импульсный ток и низкую емкость. Номинальный ток может достигать
20 кА, а номинальная емкость может достигать 1 пФ при нулевом напряжении смещения.

Приложения

обычно используются для первичной защиты из-за их высокой стойкости к импульсным перенапряжениям. Однако их низкий уровень помех для высокочастотных компонентов делает их кандидатом на использование высокоскоростных каналов передачи данных.

Металлооксидные варисторы

Металлооксидные варисторы (MOV) представляют собой компоненты со сквозными отверстиями с двумя выводами, которые обычно имеют форму дисков. Изготовленные из спеченных оксидов и схематически эквивалентные двум взаимно соединенным PN-переходам, MOV шунтируют переходные процессы, уменьшая их сопротивление при приложении напряжения.

Преимущества

Поскольку импульсные характеристики MOV определяются их физическими размерами, доступны высокие значения импульсного тока.Кроме того, поскольку MOV являются фиксирующими устройствами, их можно использовать в качестве устройств защиты от переходных процессов во вторичных линиях электропередачи переменного тока.

Приложения

Хотя использование MOV ограничено во многих телекоммуникационных приложениях (кроме одноразового оборудования), они полезны в приложениях переменного тока, где требуется зажимное устройство, а жесткие допуски по напряжению — нет.

TVS диоды

Ограничители напряжения переходных процессов (TVS) — это ограничители напряжения с ограничением напряжения, которые имеют взаимно соединенные PN-переходы.Во время проводимости TVS-диоды создают путь с низким импедансом, изменяя свое сопротивление при приложении напряжения к их клеммам. Как только напряжение будет снято, диод выключится и вернется к своему высокому импедансу в закрытом состоянии.

Преимущества

Поскольку TVS-диоды являются твердотельными устройствами, они не устают и не изменяют свои электрические параметры, пока они работают в установленных пределах. TVS-диоды эффективно фиксируют быстрорастущие переходные процессы и хорошо подходят для низковольтных приложений, которые не требуют шунтирования большого количества энергии.

Приложения

Из-за низкой номинальной мощности TVS-диоды не используются в качестве первичных защитных устройств интерфейса между наконечником и кольцом, но их можно использовать в качестве вторичных защитных устройств, встроенных в схему.

Уровни перерегулирования по сравнению с dv / dt

На рисунке 1.4 ниже показано сравнение пикового напряжения между устройствами SIDACtor ®, газоразрядными трубками (GDT), металл-оксидными варисторами (MOV) и TVS-диодами, все с номинальным номинальным напряжением отключения 230 В.Ось X представляет dv / dt (рост напряжения во времени), приложенного к каждому устройству защиты, а ось Y представляет максимальное падение напряжения на каждом устройстве защиты.

Рисунок 1.4 Уровни перерегулирования в зависимости от dv / dt

Защита телекоммуникаций

Поскольку раннее телекоммуникационное оборудование было сконструировано из таких компонентов, как механические реле, катушки и электронные лампы, оно было в некоторой степени невосприимчивым к ударам молнии и сбоям питания.Но по мере того как пошаговые переключатели и несущие цифровой петли уступили место более современному оборудованию, такому как мультиплексоры, маршрутизаторы, шлюзы и IP-коммутаторы, возрастает потребность в защите этого оборудования от переходных процессов в системе, вызванных молнией и сбоями питания.

Молния

Во время грозы переходные напряжения индуцируются в телекоммуникационной системе токами молнии, которые проникают в проводящий экран подвешенного кабеля или через подземные кабели через токи заземления.

Когда это происходит, ток, проходящий через проводящий экран кабеля, создает одинаковое напряжение как на концевом, так и на кольцевом проводниках на оконечных концах. Пиковое значение и форма волны, связанная с этим условием, известная как продольный скачок напряжения, зависит от расстояния, на которое переходный процесс проходит по кабелю, и материалов, из которых изготовлен кабель.

Хотя скачки напряжения, вызванные молнией, всегда имеют продольный характер, дисбаланс, возникающий из-за оконечного оборудования и асимметричной работы первичных защитных устройств, также может привести к металлическим переходным процессам.Перенапряжение между концами и кольцом обычно наблюдается в оконечном оборудовании и является основной причиной, по которой большинство регулирующих органов требует, чтобы телекоммуникационное оборудование имело как продольную, так и металлическую защиту от перенапряжения.

Ошибка питания

Другой системный переходный процесс, который является обычным явлением для телекоммуникационных кабелей, — это воздействие системы электропитания переменного тока. Обычное использование столбов, траншей и заземляющих проводов приводит к различным уровням воздействия, которые можно классифицировать как прямое нарушение питания, индукция мощности и повышение потенциала земли.

Непосредственный сбой питания возникает, когда линия питания напрямую контактирует с телекоммуникационными кабелями. Прямой контакт обычно вызывается падающими деревьями, зимним обледенением, сильной грозой и дорожно-транспортными происшествиями. Непосредственный сбой питания может привести к появлению в линии больших токов.

Индукция мощности обычна, когда силовые и телекоммуникационные кабели проложены в непосредственной близости друг от друга. Электромагнитная связь между кабелями приводит к наведению системных переходных процессов на телекоммуникационные кабели, что, в свою очередь, может вызвать чрезмерный нагрев и возгорание оконечного оборудования, расположенного на концах кабеля.

Повышение потенциала земли является результатом больших токов короткого замыкания, протекающих на землю. Из-за различного удельного сопротивления почвы и наличия нескольких точек заземления могут возникнуть различия в потенциалах системы.

Молния

Молния — одно из самых распространенных и опасных явлений в природе. В любой момент времени по всему земному шару происходит около 2000 гроз, при этом молния ударяет по Земле со скоростью более 100 раз в секунду. Согласно IEEE C.62, в течение одного года в Соединенных Штатах молния ударяет в среднем 52 раза на квадратную милю, что приводит к 100 смертельным случаям, 250 травмам и повреждению оборудования на сумму более 100 миллионов долларов.

Явление молнии

Молния возникает в результате сложного взаимодействия дождя, льда, восходящих и нисходящих сквозняков, возникающих во время типичной грозы. Движение капель дождя и льда внутри облака приводит к сильному накоплению электрических зарядов вверху и внизу грозового облака. Обычно положительные заряды концентрируются в верхней части грозового разряда, а отрицательные — внизу. Сама молния не возникает до тех пор, пока разность потенциалов между двумя зарядами не станет достаточно большой, чтобы преодолеть изолирующее сопротивление воздуха между ними.

Формирование молнии

Молния между облаками и землей начинает формироваться, когда уровень отрицательного заряда, содержащегося на нижних уровнях облаков, начинает увеличиваться и притягивать положительный заряд, находящийся на Земле. Когда формирование отрицательного заряда достигает своего пикового уровня, волна электронов, называемая ступенчатым лидером, начинает устремляться к Земле. Двигаясь с шагом 50 метров, ступенчатый лидер инициирует электрический путь (канал) для удара молнии. По мере того, как ступенчатый лидер приближается к земле, взаимное притяжение между положительными и отрицательными зарядами приводит к тому, что положительный поток электронов подтягивается от земли к ступенчатому лидеру.Положительно заряженный поток известен как стример. Когда коса и ступенчатый лидер входят в контакт, он замыкает электрическую цепь между облаком и землей. В этот момент взрывной поток электронов движется к земле со скоростью, равной половине скорости света, и завершает формирование молнии.

Lightning Bolt

Первоначальная вспышка молнии возникает, когда ступенчатый лидер и коса соединяются, в результате чего ток проходит на землю.Последующие удары (3-4) происходят по мере того, как большое количество отрицательного заряда движется дальше вверх по ступенчатому лидерству. Эти последующие удары, известные как возвратные удары, нагревают воздух до температуры, превышающей 50 000 ° F, и вызывают мерцающую вспышку, связанную с молнией. Общая продолжительность большинства молний составляет от 500 миллисекунд до одной секунды.

Во время удара молнии соответствующие напряжения находятся в диапазоне от 20000 В до 1000000 В, а токи в среднем составляют около 35000 А. Однако максимальные токи, связанные с молнией, были измерены до 300000 А.

10 основных фактов о Lightning

1. Молния поражает землю в среднем 100 раз в секунду.
2. Удары молнии могут поражать компьютеры и другое электронное оборудование на расстоянии до километра.
3. Молния вызывает кратковременные перенапряжения (очень быстрые электрические скачки) на линиях электропитания, передачи данных, а также в сигнальных и телефонных линиях. Эти скачки затем переносятся на уязвимое оборудование и воздействуют на него.
4. Электронное оборудование, подверженное риску, включает компьютерное и периферийное оборудование, системы управления зданием, системы IP-PBX, оборудование кабельного телевидения, системы пожарной безопасности и безопасности, системы PoE и системы освещения.
5. Переходные перенапряжения могут вызвать мгновенное повреждение оборудования и его схем, что приведет к дорогостоящим и длительным остановкам в работе и скрытым повреждениям, а также может привести к поломкам через несколько недель или месяцев.
6. Даже оборудование в здании со структурной молниезащитой по-прежнему подвергается большому риску, поскольку структурная защита предназначена для предотвращения повреждения здания и предотвращения гибели людей.
7. В то время как большинство предприятий подвержены риску, университетские городки или многоквартирные дома, как правило, особенно уязвимы.
8. Молния может поражать и поражает одно и то же место и может поражать одно и то же место несколько раз. Сайты, которые однажды пострадали, оказались уязвимыми и часто снова страдают в течение нескольких месяцев.
9. Защита электронных систем от повреждений вследствие кратковременного перенапряжения стоит лишь небольшую часть стоимости ущерба.
10. Littelfuse разрабатывает и производит качественное молниезащитное оборудование.

Формы всплесков напряжения для различных стандартов
GR 1089 ‐ Core
ITU-T K.20 и K.21
TIA-968-A (ранее известный как FCC Part 68)
TIA-968-A (ранее известный как FCC Part 68)
IEC 61000-4-2, 4-4 и 4-5 Резюме
Стандарт материкового Китая-YD / T 950-1998
Стандарт материкового Китая-YD / T 993-1998
Стандарт материкового Китая-YD / T 1082-2000
Управление сертификации и аккредитации
Китайской Народной Республики
UL 497
UL 497A
UL 497B
UL 497C
UL 497D
UL 60950-1 2 ^nd Edition

У вас недостаточно прав для чтения этого закона в это время

Public.Resource.Org

Хилдсбург, Калифорния, 95448
США

Этот документ в настоящее время недоступен для вас!

Уважаемый гражданин:

В настоящее время вам временно отказано в доступе к этому документу.

Public Resource ведет судебный процесс за ваше право читать и говорить о законах. Для получения дополнительной информации см. Досье по рассматриваемому судебному делу:

.

Американское общество испытаний и материалов (ASTM), Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA), и Американское общество инженеров по отоплению, холодильной технике и кондиционированию воздуха (ASHRAE) против Public.Resource.Org (общедоступный ресурс), DCD 1: 13-cv-01215, Объединенный окружной суд округа Колумбия [1]

Ваш доступ к этому документу, который является законом Соединенных Штатов Америки, был временно отключен, пока мы боремся за ваше право читать и говорить о законах, по которым мы решаем управлять собой как демократическим обществом.

Чтобы подать заявку на получение лицензии на ознакомление с этим законом, ознакомьтесь с Сводом федеральных нормативных актов или применимыми законами и постановлениями штата. на имя и адрес продавца. Для получения дополнительной информации о указах правительства и ваших правах как гражданина в соответствии с принципом верховенства закона , пожалуйста, прочтите мое свидетельство перед Конгрессом Соединенных Штатов. Вы можете найти более подробную информацию о нашей деятельности на общедоступном ресурсе. в нашем реестре деятельности за 2015 год. [2] [3]

Спасибо за интерес к чтению закона.Информированные граждане — это фундаментальное требование для работы нашей демократии. Благодарим вас за усилия и приносим извинения за неудобства.

С уважением,

Карл Маламуд
Public.Resource.Org
7 ноября 2015 г.

Банкноты

[1] http://www.archive.org/download/gov.uscourts.dcd.161410/gov.uscourts.dcd.161410.docket.html

[2] https://public.resource.org/edicts/

[3] https://public.resource.org/pro.docket.2015.html

% PDF-1.7 % 1 0 объект > эндобдж 5 0 obj > / Шрифт >>> / Поля [] >> эндобдж 2 0 obj > поток 2018-06-22T15: 33: 24-04: 002018-06-22T15: 33: 24-04: 002018-06-22T15: 33: 24-04: 00 Приложение Adobe InDesign CC 13.1 (Macintosh) / pdfuuid: a9e40179-c1f9 -441d-8a26-931992748142uuid: 7474af82-7fd4-456c-a6f6-613acb588257 Adobe PDF Library 15.0 конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 9 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0. P’Rx / {U? ~ ÕV.5U7MO, ~ Տ D5ȝκ «A! J9s? Φz {s = WA% XIe u խ wt’Wh

История двух стандартов

В ответ на вопрос «В чем разница между стандартами IEC 60898-1 и IEC 60947-2?» Я обычно отвечаю другим вопросом: что у них общего? Оба стандарта устанавливают требования к выключателям низкого напряжения. Есть ли больше общего, чем различного? Давай посмотрим.

Какой для дома, какой для промышленности?

IEC 60947-2 регулирует автоматические выключатели (CB) для промышленного применения.Они защищают распределение электроэнергии напряжением до 1000 вольт переменного тока. и 1500 вольт постоянного тока. с полным спектром номинальных токов от 0,5 до 6300А. Коммунальные предприятия и производственные предприятия часто используют воздушные автоматические выключатели (ACB), автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB) и миниатюрные автоматические выключатели (MCB)

IEC 60898-1 относится к переменному току. низковольтные автоматические выключатели для домашнего и аналогичного применения, также известные как MCB (миниатюрные автоматические выключатели), которые мы находим в домах, школах, магазинах и офисных распределительных щитах.В стандарте указано, что максимальный номинальный ток составляет 125 А, а самый низкий — несколько ампер, а максимальное значение номинальной стойкости к короткому замыканию (Icn) составляет 25 кА. Только эти основные технические характеристики говорят нам, насколько различается использование автоматических выключателей (CB), как это определено двумя стандартами.

Еще много различий между IEC 60898-1 и IEC 60947-2?

Да. Номинальное напряжение, необходимое в настоящее время для промышленного использования автоматических выключателей, составляет 400 В, 440 В, 690 В или более высокие значения до 1000 В. Сравните эти числа с обычным значением 230 В / 400 В для бытовых автоматических выключателей.Эталонная температура окружающей среды для дома составляет 30 ° C. То же самое касается импульсного выдерживаемого напряжения (Uimp), IEC 60898-1 требует 4 кВ в соответствии с использованием для оконечных цепей. В то время как для промышленных автоматических выключателей обычные значения Uimp составляют 6 или 8 кВ, в соответствии с положением автоматического выключателя в исходной точке установки.

Кто и как часто путает эти два стандарта?

Часто пользователи путают стандарты — особенно «назначающие препараты», например, те люди, которые составляют спецификации в приглашениях к участию в торгах.Менеджеры по закупкам коммунальных предприятий также могут ошибаться. Что касается , как они смешивают стандарты, я точно сказать не могу. Но бывает так.

Возможно, история стандарта IEC 60947 как-то связана с этим. Концепция, лежащая в основе этого, развивалась в 1970-80-х годах, когда это был единый стандарт для всех низковольтных распределительных устройств. Это представление в сочетании с отсутствием знаний или технических навыков могло привести к неправильному представлению о том, что существует только один стандарт для всех CB.Конечно, это не имело бы большого значения, если бы люди думали, что это IEC 60947-2.

Можно ли использовать IEC 60898-1 вместо IEC 60947-2?

Нет. Последствия могут быть серьезными, если бытовые автоматические выключатели используются вместо промышленных. Автоматические выключатели, разработанные для помещений со степенью загрязнения 2, не подходят для суровых условий эксплуатации вне помещений, требующих степени загрязнения 3.

Или возьмем характеристики отключения: IEC 60898-1 четко описывает кривые B, C и D с отношением к номинальному току, в то время как в IEC 60947-2 расцепитель мгновенного отключения может регулироваться в соответствии с потребностями пользователя или предварительно определяется производителем с допуском ± 20%.По этой причине производители дополнительно предоставляют широкий спектр различных кривых: K, Z, MA.

Обычно автоматические выключатели, сертифицированные по IEC 60898-1, соответствуют требуемым характеристикам для подтверждения надлежащей защиты бытовых установок: степень загрязнения 2, импульсное напряжение 4 кВ, напряжение изоляции такое же, как номинальное напряжение 400 В. Кроме того, требования этого стандарта адаптированы для нетехнических пользователей, поэтому ограниченная техническая информация подробно печатается на CB.

Пример автоматических выключателей Resi9 и Eazy9 для бытового применения

Где следует использовать выключатели, сертифицированные по IEC 60898-1?

Эти сертифицированные выключатели предназначены для использования внутри помещений в условиях отсутствия загрязнения и влажности: в домашних условиях или в аналогичных установках, где защита от сверхтоков вряд ли будет поддерживаться неквалифицированными пользователями.Другими словами — в конечных распределительных электрических щитах зданий, в которых номинальный ток не превышает 125А. Обычно эти автоматические выключатели продаются розничными продавцами электрооборудования: они просты в установке, безопасны и удобны в использовании даже после многих лет отсутствия обслуживания.

Пример автоматического выключателя Acti9, используемого в зданиях и в промышленности

Наиболее подходящее решение — для автоматических выключателей, сертифицированных обоими стандартами IEC, поскольку их характеристики соответствуют требованиям для использования в жилых помещениях и достаточно высоки для использования в промышленности и инфраструктурных приложениях.Из-за высокого уровня защитных характеристик этих выключателей их следует использовать, по крайней мере, для входных электрических распределительных устройств в зданиях.

Устройство для автоматических выключателей в соответствии со стандартами в различных областях применения

Могу сказать, что смешиваются стандарты. Идеальный способ избежать их — жестко сформулированные и строго соблюдаемые национальные правила. И для лиц, назначающих лекарства, чтобы указать, для чего будут использоваться CB, а затем подтвердить, что стандарт регулирует это использование.

Вы когда-нибудь путали два стандарта? Оставляйте свои комментарии ниже!

Последствия согласования номинальных значений низкого напряжения (600, 1000 и 2000 В) в электротехнических нормах и правилах в Северной Америке

Национальные электротехнические нормы и правила обеспечивают необходимое признание продуктов и устанавливают требования к установке для их приложений, чтобы гарантировать безопасность персонала и имущества. Стандарты продукции вводят в действие это национальное или региональное признание и определяют дополнительные требования для оценки продуктов для включения в перечень национально признанными испытательными лабораториями (NRTL) и постоянного мониторинга этих списков во время производства перечисленных продуктов, чтобы гарантировать их пригодность для предполагаемого использования.Гармонизация аналогичных требований имеет решающее значение на региональном уровне для разрешения трансграничной торговли при сохранении уважения к некоторым местным требованиям. В статье обсуждается близорукая интерпретация повышения номинального напряжения для некоторых продуктов с номинальным напряжением 600 В и их влияние на изделия с изоляцией из термопласта и термореактивного материала и кабели.

Введение

В Северной Америке Электротехнические нормы Канады (CEC) — CSA C22.1, Электротехнические нормы Мексики (MEC) — NOM 001 и Национальный электротехнический кодекс ( NEC ) — NFPA 70 содержат требования к электрическому оборудованию для обеспечения безопасности. персонала и имущества.Эти коды также обеспечивают распознавание типов продуктов, которые могут использоваться для конкретных приложений. Наряду с таким признанием, в эти коды включены некоторые требования к характеристикам и предписаниям для признанных продуктов, чтобы гарантировать их соответствие этим требованиям.

Стандарт продуктов, обычно разрабатываемый и поддерживаемый организациями по разработке стандартов (SDO) на национальном уровне, дополнительно определяет конструкцию продукта и требования к характеристикам для облегчения их включения в список.Эти стандарты также определяют требования к постоянному мониторингу этих продуктов во время производства, чтобы гарантировать их соответствие Листингу. Канадская ассоциация стандартов (CSA), Asociación de Normalización y Certificación (ANCE) и Underwriters Laboratories (UL) являются известными SDO в Северной Америке, участвующими в разработке и поддержании стандартов на продукцию, признанную в вышеупомянутых электротехнических нормах.

Третий и последний этап безопасности обеспечивается, когда местный орган власти, имеющий юрисдикцию (AHJ), выполняет оценку установки для подтверждения соответствия требованиям кодексов.

Хотя MEC основан на NEC , есть некоторые различия между NEC / MEC и CEC. Одно из таких различий заключается в низком номинальном напряжении. И NEC , и MEC имеют 600 В и 2000 В. В то время как CEC имеет 600 В и 1000 В. Как и должно быть, предпринимаются усилия по включению 1000 В в MEC и NEC , а также 2000 В в CEC. Эти усилия также требуют гармонизации стандартов на продукцию. Требования к проводам и кабелям с номинальным напряжением 600 В, 1000 В и 2000 В создают потребность в понимании сложностей, а затем в принятии и реализации требований, которые могут помочь поддерживать уровень производительности, установленный на основе опыта и прошлых решений.

Опыт и ситуация

Совет по гармонизации электротехнических стандартов стран Америки (CANENA) стал реальностью в 1992 году после принятия Североамериканского соглашения о свободной торговле (НАФТА). Первые попытки гармонизировать стандарты на провода и кабели между Канадой, Мексикой и США начались в 1996 году.

В Таблице 1 и на Рисунке 1 представлены некоторые данные о размерах изделий с термоизоляцией на 600 В, 1000 В и 2000 В, признанных в CEC, MEC или NEC и внесенных в списки в соответствии со стандартами CSA, ANCE или UL.

Точно так же в таблице 2 и на рисунке 2 представлены некоторые подробные данные о размерах изделий с термо-пластиковой изоляцией на 600 В, признанных в CEC, MEC или NEC и внесенных в списки в соответствии со стандартами CSA, ANCE или UL.

В рамках текущих усилий предлагается, чтобы как только существующие проводники 600 В с термопластической или термореактивной изоляцией удовлетворяли требованиям испытаний на долговременное сопротивление изоляции (LTIR) при их номинальных температурах и подвергались воздействию переменного напряжения, равного напряжению рейтинг провода (напр.1000 В для THHN / THWN-2 или XHHW-2) может быть рассчитано на это новое напряжение.

Хотя такое предварительное условие необходимо, оно не является достаточным условием для изменения номинала существующих проводов с номинальным напряжением 600 В на 1000 В или 2000 В.

Обсуждение

Беглый взгляд на Таблицу 1 или Рисунок 1 показывает, что толщина изоляции различается для продуктов с напряжением 600 В и 1000 В, а также продуктов с напряжением 2000 В и PV (2000 В).Тип изоляции XL (сшитая), показанный в этой таблице и на рисунке, одинаков для всех продуктов, чтобы подчеркнуть это. Интересно, что проводники типов XHHW-2 и RHH / RHW-2 с изоляцией XL, рассчитанные на 600 В, могут использоваться в идентичной установке. Однако существуют другие требования к толщине изоляции. Основная причина заключается в том, что продукты RHH / RHW-2 происходят от ссылки на резиновую изоляцию, которая использовалась для этих продуктов в первые дни своего существования, которая требовала значительно более толстой изоляции, чтобы преодолеть их более мягкие механические свойства.Таким образом, когда изоляция XL стала реальностью для RHH / RHW-2, толщина была уменьшена. Однако XL может обеспечить гораздо большую прочность, чем резина, и чтобы воспользоваться этими свойствами, была создана новая категория — XHHW (или XHHW-2). Следует отметить, что существует значительная разница в толщине изоляции между RHH / RHW-2 с номинальным напряжением 600 В и RHH / RHW-2 с номинальным напряжением 2000 В. Кроме того, для фотоэлектрических модулей (2000 В) существуют дополнительные требования к толщине изоляции для обеспечения безопасной установки в фотоэлектрических установках.

проводов RW90 были рассчитаны на 1000 В по CEC. Для поддержки согласования CEC решила включить для таких проводов номиналы 600 В и 2000 В. Затем общие требования к продукту были согласованы с ANCE и UL. Еще предстоит проделать большую работу для достижения полной гармонизации, где RW90 с номинальным напряжением 600 В в Канаде = XHHW-2 в Мексике = XHHW-2 в США, и все требования к оценке одинаковы.

Просмотр таблицы 2 и рисунка 2 быстро подтверждает одну реальность — отсутствие номиналов 1000 В и 2000 В.Термопластический изоляционный материал (в основном ПВХ) не проходил оценку на соответствие этим номинальным напряжениям и другим требованиям для различных применений. Таким образом, было бы близоруким вывод о том, что проводники THHN / THWN-2 подходят для номинального напряжения 1000 В исключительно на основании их соответствия испытанию LTIR в водяной бане 90 ° C при 1000 В.

В отсутствие четко определенного критерия для листинга толщина представляется разумным показателем дополнительных механических и физических свойств материалов, чтобы гарантировать пригодность продукции для различных приложений, которые могут быть предусмотрены теми, кто участвует в разработке и внедрении кодов и правил. стандарты.

Примером эквивалентных характеристик может быть:
Разрывная нагрузка для изоляции толщиной 80 мил и проводника диаметром 0,250 дюйма с изоляционным материалом с пределом прочности на разрыв 2000 фунтов на квадратный дюйм может быть рассчитана как 165,9 фунта.

Предел прочности на разрыв, необходимый для изоляции толщиной 45 мил и проводника диаметром 0,250 дюйма, выдерживающей такую ​​же разрушающую нагрузку, составляет 3977 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, изоляционный материал с прочностью 1800 фунтов на квадратный дюйм должен быть модифицирован, чтобы иметь новый предел прочности на разрыв 3977 фунтов на квадратный дюйм, чтобы обеспечить характеристики, эквивалентные характеристикам изоляции толщиной 80 мил.Кроме того, этот новый усиленный материал должен будет соответствовать всем остальным требованиям Листинга, включая LTIR при 90 ° C и 1000 В!

Еще одно замечание, которое следует отметить, заключается в том, что сегодня большинство проводов с номинальным напряжением 600 В используются при напряжениях 120, 240, 277 и в некоторых случаях 480 В. Для этих приложений номинальное напряжение 1000 В не требуется. Изменение их номинала на 1000 В позволит использовать эти проводники в установке, где не оценивались другие опасности. Просто полагаться на соответствие 1000 В LTIR (при 90 ° C для изоляции на 90 °) не является полной оценкой.Сегодня можно использовать тот же материал XL для производства «RW90 / XHHW-2 с номиналом 600 В», «RW90 с номинальным напряжением 1000 В», «RHH / RHW-2 с номинальным напряжением 2000 В» и «PV с номинальным напряжением 2000 В (обозначено как «2000 В RHH / RHW-2 600 В USE-2»). Сила холодного удара или сила раздавливания, выдерживаемая этими четырьмя проводниками, будет постепенно увеличиваться по мере увеличения толщины изоляции на них. Таким образом, есть, по крайней мере, некоторая ссылка на производительность RW90 на 1000 В, можно установить требования к производительности для XHHW-2 / RW90 на 1000 В.В Таблице 310-104 (A) NEC нет такого эталона для проводов с термо-пластиковой изоляцией.

Таблица 310-104 (B) NEC также предоставляет другую справочную информацию, где два разных типа термореактивных материалов имеют разные физические свойства для продуктов с номинальным напряжением 2000 В. Это различие подчеркивается толщиной, необходимой для проводника того же размера.

Выводы и рекомендации

Начавшийся в 1990-х годах путь к гармонизации кодексов и стандартов в Северной Америке будет продолжен, поскольку возврат к различным требованиям к продуктам, которые очень похожи, если не идентичны, не является продуктивным для всех участников.

Опыт работы в отрасли должен использоваться для разъяснения и определения требований, которые способствуют единообразной интерпретации и реализации требований.

Следует поощрять возможность включения требований к рабочим характеристикам вместо предписывающих требований, чтобы разрешать инновации в продуктах. Всем производителям необязательно предоставлять XHHW-2 или THHN / THWN-2 с одинаковой толщиной изоляции. Хотя современные кодексы и стандарты далеки от такой реальности, существует возможность обосновать это.До тех пор следует проявлять осмотрительность и по мере необходимости применять предписывающие требования для обеспечения безопасности персонала и имущества.