تجهیزات آزمایش MCCB: راهنمای فنی برای آزمایشگاه‌ها

در سال 2024، یک تولیدکننده کلید مدار قالب‌گیری شده واقع در جنوب شرق آسیا یک سری جدید از کلید مدار قالب‌گیری شده 250 آمپر را به یک آزمایشگاه تست مستقل برای آزمایش نوع IEC 60947-2 ارسال کرد. آزمایش‌ها در آزمایش دما-افزایش در جریان نامی شکست خوردند. تیم مهندسی گیج شده بود زیرا همان کلیدهای مدار دو ماه قبل در آزمایشگاه خودشان این آزمایش را با موفقیت گذرانده بودند. پس از بررسی، آنها متوجه شدند که مشکل از کلیدهای مدار نیست بلکه از سیستم تست در تأسیسات تولید است. منبع AC کارخانه قادر به حفظ خروجی پایدار 250 آمپر در طول کل فرآیند تعادل حرارتی نبود، موقعیت ترموکوپل طبق استاندارد اندازه‌گیری ترمینال نادرست بود و دمای محیط در طول آزمایش 4 درجه سانتی‌گراد تغییر کرد. مشخص شد که محصول مشکلی ندارد و تنها چیزی که مشکل داشت تجهیزات تست مسئول تأیید آن بود. فرآیند دوباره‌گواهی چهار ماه طول کشید و هزینه‌ای معادل یک رقم شش‌رقمی در اجاره ایستگاه‌های متوالی داشت.

حقیقت ناگوار در مورد آزمایش MCCB این است که اطلاعات قابل اعتمادی را تنها بر اساس سازمانی که آزمایش‌ها را انجام داده است، ارائه می‌دهد. این موضوع برای مهندسان شاغل در تأسیسات یا پرسنل تأمین کالا نگران‌کننده نیست زیرا تأسیسات آزمایش به عنوان عنصر اساسی و قابل اعتماد در کل فرآیند گواهی درون‌سازمانی در نظر گرفته می‌شود. این راهنما جزئیات فرآیند آزمایش را طبق IEC 60947-2، انواع تجهیزات مورد استفاده برای اجرای آزمایش و تمام مشخصات مربوط به میز آزمایش که قادر به ارائه داده‌های قابل گواهی است، ارائه خواهد داد.

آنچه IEC 60947-2 نیاز دارد: رژیم کامل آزمایش MCCB

هر کلید مدار قالب‌گیری شده‌ای که به یک بازار تنظیم‌شده فروخته می‌شود باید با یک استاندارد محصول مطابقت داشته باشد و تأیید شود. استاندارد محصول مربوطه معمولاً IEC 60947-2 در سایر نقاط جهان و UL 489 در آمریکای شمالی است. این استانداردها نه تنها آزمایش‌های نوعی را توصیف می‌کنند که تنها یک بار بر روی یک نمونه نماینده برای تأیید طراحی انجام می‌شود، بلکه آزمایش‌های روتین را نیز توصیف می‌کنند که بر روی هر واحد یا یک نمونه آماری در فرآیند تولید انجام می‌شود. هر نوع آزمایش نیاز به انواع خاصی از تجهیزات آزمایشگاهی با مشخصات فنی خاص دارد. جدول زیر انواع اصلی آزمایش‌های مورد استفاده برای تأیید یک MCCB حرارتی-مغناطیسی را جمع‌آوری می‌کند و بدین ترتیب یک چک‌لیست برای خریداران آینده هر MCCB تشکیل می‌دهد.

آزمایش‌های نوع در مقابل آزمایش‌های روتین: جایی که آزمایشگاه درون‌سازمانی جا می‌گیرد

تمایز کلیدی در ایجاد یک آزمایشگاه MCCB در تمایز بین آزمایش نوع و آزمایش روتین است، زیرا این موضوع بر انتخاب تجهیزات برای خرید یا اجاره تأثیر می‌گذارد. به‌ویژه، آزمایش‌ها برای ظرفیت قطع کوتاه‌مدت، که بیشتر به عنوان Icu و Ics شناخته می‌شوند، نیاز به دسترسی به یک آزمایشگاه بسیار قدرتمند دارند که قادر به تولید سطوح جریان تا 100 kA در ولتاژ و ضریب قدرت مشخص شده باشد. راه‌اندازی این نوع آزمایشگاه می‌تواند میلیون‌ها دلار هزینه داشته باشد، که تنها توسط بزرگ‌ترین تولیدکنندگان کلید مدار در جهان توجیه‌پذیر است. بقیه فقط زمان را در آزمایشگاه‌های معتبر شخص ثالث رزرو می‌کنند. این موقعیت اقتصادی صحیح است و مدیران خرید دلیلی برای فکر کردن به غیر از این ندارند.

با این حال، همه چیز در فرآیند آزمایش توسط خود شرکت انجام می‌شود. تریپ‌های حرارتی و تریپ‌های مغناطیسی همیشه انجام می‌شوند، همچنین افزایش دما و نظارت بر افت میلی‌ولت در طول فرآیندهای کاری تأیید می‌شود. شرکت‌هایی که تصمیم به واگذاری فرآیندهای خود به جای نگه‌داشتن آن‌ها درون‌سازمانی می‌گیرند، به‌طور غیرضروری چندین هفته به تولید خود اضافه خواهند کرد. با این حال، مواردی وجود داشته است که یک تولیدکننده کنترل بر روی نمونه گواهی خود نداشت و نتوانست الزامات را برآورده کند.

چهار رکن یک آزمایشگاه MCCB درون‌سازمانی

میزهای کالیبراسیون تریپ حرارتی “اسب کار” روز و همچنین دسته‌ای از ابزار است که در آن شکست‌های مشخصات بزرگترین هزینه را به همراه دارد. قوانین فیزیک بی‌تفاوت هستند، جایی که انحراف عنصر بی‌متال به انرژی تأمین شده به عنصر بی‌متال بستگی دارد که به آمپر RMS و زمان وابسته است. یک منبع جریان با نوسان یا انحراف 2% منجر به پراکندگی زمان‌های تریپ می‌شود که از تغییرات واقعی محصول غیرقابل تشخیص است. بنابراین، آزمایشگاه نمی‌تواند تشخیص دهد که آیا مشکل ناشی از کالیبراسیون است یا از دستگاه معیوب. مشخصات باید در درخواست قیمت شامل شود: دقت جریان (کلاس 0.5 یا بالاتر)، تزریق مستقل به صورت قطبی که امکان آزمایش مدارهای سه‌قطبی را به صورت قطبی به قطبی طبق الزامات استاندارد فراهم می‌کند، و محیط کنترل‌شده دما زیرا بی‌متال کالیبره شده در دمای کنترل‌نشده 22 درجه در هنگام استفاده از دمای 40 درجه برای تأیید در مقدار صحیح تریپ نخواهد کرد. در عمل، این دسته به دو ماشین مکمل تقسیم می‌شود: یک میز کالیبراسیون حرارتی دستی برای کارهای توسعه و آزمایش‌های کوتاه تأیید در 1.30×Ir و بالاتر، و یک ایستگاه چندگانه میز کالیبراسیون حرارتی طولانی‌مدت برای آزمایش‌های جریان غیرتریپ و تریپ معمولی، جایی که یک تأیید واحد می‌تواند یک ایستگاه را برای یک تا دو ساعت اشغال کند و ظرفیت دسته‌ای تعیین‌کننده توان تولید آزمایشگاه است.

میزهای آزمایش تریپ مغناطیسی تأیید آزادسازی آنی، و چالش فنی تعریف‌کننده آن‌ها جداسازی رفتار مغناطیسی از رفتار حرارتی است. تزریق یک جریان آزمایشی 10×In برای مدت طولانی شروع به گرم کردن بی‌متال می‌کند، که می‌تواند منجر به تریپ حرارتی شود که به عنوان یک تریپ مغناطیسی جا می‌زند و یک نتیجه نادرست تولید می‌کند. یک میز آزمایش تریپ مغناطیسی MCCB از تزریق کنترل‌شده با مدت زمان کوتاه با جریان برنامه‌ریزی‌شده در محدوده 5–10×In و ثبت زمان تریپ در کلاس میلی‌ثانیه استفاده می‌کند، زیرا تفاوت بین یک آزادسازی که در 9×In و 11×In کار می‌کند ممکن است یک نیم‌سیکل باشد. برای تأمین، نقاط مشخصات برای تأیید شامل حداکثر اندازه قاب که بارهای برق و وسایل نگهدارنده برای آن رتبه‌بندی شده‌اند، آیا آزمایش همزمان چهار قطبی پشتیبانی می‌شود و آیا تأیید تماس کمکی شامل می‌شود.

ایستگاه‌های افزایش دما و افت میلی‌ولت دو کار وجود دارد که یک منبع برق دارند. آزمایش افزایش دما جریان نامی را در قطع‌کننده مدار تنظیم می‌کند تا به تعادل حرارتی برسد و افزایش دما را در برابر محدودیت‌ها بررسی می‌کند؛ افت میلی‌ولت همان روش خوانش در کارخانه است زیرا مقاومت تماس مهم‌ترین دلیل گرما است. تغییر صعودی در افت میلی‌ولت ثبت شده در دسته‌های تولید می‌تواند اولین نشانه انحراف ماده تماس یا فرآیند ریوینگ باشد، و به همین دلیل این روش باید در هر خط آزمایش استفاده شود، نه فقط در آزمایشگاه.

میزهای آزمایش ولتاژ بالا آزمایش‌های تحمل دی‌الکتریک از ساده‌ترین آزمایش‌ها در میان چهار دسته هستند. با این حال، آنها برای اهداف ایمنی مهم‌ترین هستند. ویژگی‌هایی که تجهیزات هایپوت با کیفیت بالا را از مواد تجاری متمایز می‌کند به توانایی تجهیزات در حفظ ثبات ولتاژ آزمایش در حضور بار خازنی قطع‌کننده، کالیبراسیون نقطه تری دقیق جریان نشتی، و توالی‌های ramp-dwell-ramp برنامه‌ریزی شده مربوط می‌شود. حفاظت از اپراتور و تکرارپذیری تماس نیز به همان اندازه مهم است: یک میز آزمایش ولتاژ بالا نیمه‌خودکار با تجهیزات محافظت‌شده و توالی آزمایش خودکار، هم خطر ایمنی و هم مشکل قابلیت اطمینان تماس که پروب‌زنی دستی معرفی می‌کند را حذف می‌کند — یک آزمایش دی‌الکتریک با تماس پروب متناوب آزمایشی است که هیچ چیزی را ثابت نمی‌کند.

از میزهای فردی به یک آزمایشگاه یکپارچه

آزمایشگاه و خط تولید همان آزمایش‌ها را در حجم‌های مختلف انجام می‌دهند و استراتژی تجهیزات باید این تداوم را منعکس کند. در توسعه، مهندسان به میزهای انعطاف‌پذیر با دسترسی کامل به پارامترها نیاز دارند — جریان‌های تزریق قابل تنظیم، داده‌های زمان‌بندی خام، نقشه‌برداری ترموکوپل. با افزایش حجم تأیید، فضای کف، زمان پردازش اپراتور و تجمیع داده‌ها شروع به تسلط بر معادله هزینه می‌کند و بحث به سمت یکپارچگی تغییر می‌کند: ترکیب آزمایش تری مغناطیسی، کالیبراسیون حرارتی و کالیبراسیون حرارتی با مدت زمان طولانی به یک ایستگاه واحد مانند یک میز آزمایش یکپارچه آزمایشگاه MCCB, ، جایی که یک عملیات بارگذاری و یک رکورد داده چندین تأیید را پوشش می‌دهد. برای تیم تأمین، مسیر یکپارچه تعداد تأمین‌کنندگان، تجهیزات و قراردادهای کالیبراسیون را که باید مدیریت شوند کاهش می‌دهد؛ برای مهندس آزمایشگاه، این کار نیاز به دوباره‌بستن بین آزمایش‌ها را که خود منبعی از تغییرات اندازه‌گیری است، حذف می‌کند. ثابت‌های مهندسی در این مهاجرت همان‌هایی هستند که این مقاله بر آنها تأکید کرده است: دقت جریان، کنترل حرارتی، وضوح زمان‌بندی و قابلیت اطمینان تماس. یکپارچگی از طریقput و فضای اشغال شده را تغییر می‌دهد؛ هرگز نباید اندازه‌گیری را تغییر دهد.

سوالات متداول

چه تجهیزاتی برای آزمایش یک MCCB درون‌سازمانی نیاز است؟

یک آزمایشگاه جامع شامل چهار بخش است: یک میز کالیبراسیون تریپ حرارتی با یک ژنراتور جریان دقیق، یک میز آزمایش تریپ مغناطیسی با معرفی پالس تنظیم شده، یک ایستگاه افزایش دما و افت میلی ولت با سیستمی برای جمع آوری داده های ترموکوپل، و یک میز آزمایش ولتاژ بالا برای استقامت دی الکتریک. آزمایش برای ظرفیت قطع اتصال کوتاه یک استثنا به این قاعده است زیرا نیاز به یک آزمایشگاه قدرت بالا معتبر دارد که معمولاً برای تکمیل آن استخدام می‌شود.

تفاوت بین آزمایش‌های نوع و آزمایش‌های روتین برای MCCBها چیست؟

آزمایش‌های نوع فقط بر روی نمونه‌های انتخاب شده انجام می‌شود تا تأیید شود که طراحی خاص با استانداردهای قابل اجرا مانند IEC 60947-2 یا UL 489 مطابقت دارد، که ممکن است شامل آزمایش‌های مخرب مانند آزمایش‌های ظرفیت قطع تحت شرایط اتصال کوتاه باشد. آزمایش‌های روتین در طول خط تولید بر روی هر محصول انجام می‌شود، از جمله تأیید کالیبراسیون تریپ، آزمایش استقامت دی الکتریک و آزمایش‌های عملکردی برای اطمینان از اینکه تمام محصولات دارای ویژگی‌ها و مشخصات صحیح هستند.

چرا دمای محیط در کالیبراسیون تریپ MCCB اهمیت دارد؟

رهاسازی حرارتی یک دستگاه است که شامل ماده بی متال است که به طور مؤثر برای نشان دادن نقطه تریپ وابسته به کل گرما، از جمله دمای اتاق استفاده می‌شود. قطع‌کننده مدار که نقطه تریپ خود را بر اساس دمای محیط 40 درجه تنظیم می‌کند، در محیط با دمای 20 درجه در مقدار جریان بالاتری تریپ خواهد کرد. بنابراین، شرایط خاص آزمایشگاهی برای کنترل دمای اتاق ایجاد می‌شود زیرا بدون آن‌ها مقایسه‌ای در نتایج آزمایش وجود نخواهد داشت.

آیا یک آزمایشگاه باید میزهای آزمایش جداگانه بخرد یا یک میز آزمایش یکپارچه؟

میزهای مستقل برای آزمایشگاه‌های توسعه مناسب هستند که نیاز به دسترسی کامل به پارامترها و انجام آزمایش‌های مختلف به طور همزمان دارند. یک میز یکپارچه که شامل تریپ مغناطیسی، کالیبراسیون حرارتی و کالیبراسیون حرارتی طولانی است برای آزمایشگاه‌هایی است که حجم تأییدهای منظم، فضای موجود در ساختمان و ردیابی نتایج فردی برای آن‌ها مهم‌تر از هر چیز دیگری است. چندین شرکت هر دو این تنظیمات را برای استفاده خود در دسترس دارند: میزهای فردی انعطاف‌پذیر در تحقیق و توسعه و تنظیمات یکپارچه برای تأیید و آزمایش‌های حسابرسی.

منابع

• IEC — کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیکی. ناشر IEC 60947-2، استاندارد بین‌المللی محصول برای قطع‌کننده‌های مدار، که رژیم آزمایش نوع و آزمایش روتین را که در این مقاله به آن اشاره شده است، تعریف می‌کند.
• UL — استاندارد UL 489 برای قطع‌کننده‌های مدار قالب‌گیری شده. استاندارد ایمنی آمریکای شمالی که شامل الزامات ساخت و آزمایش MCCB است.
• NEMA — راهنمای AB 4 برای بازرسی و نگهداری پیشگیرانه قطع‌کننده‌های مدار قالب‌گیری شده. راهنمای آزمایش میدانی که به طور گسترده برای تأیید MCCBها در خدمت، از جمله روش‌های آزمایش افت میلی ولت و تریپ استفاده می‌شود.
• IEEE — استانداردها و تحقیقات در مورد حفاظت مدار کم‌ولتاژ. ادبیات فنی در مورد تأیید عملکرد قطع‌کننده‌های مدار و روش‌شناسی آزمون.

مشخص کردن تجهیزات آزمون MCCB در نهایت یک تمرین در اندازه‌گیری است، نه ماشین‌آلات. کلاس دقت منبع آزمون، دقت سیستم زمان‌بندی، کنترل دما در اتاقی که کالیبراسیون در آن انجام می‌شود و سطح تکرار دستگاه تعیین می‌کند که آیا داده‌های تولید شده برای تأیید در مرجع صدور گواهینامه مناسب است یا خیر. مهندسان توسعه‌ای که این اعداد را در مشخصات قرار می‌دهند، داده‌هایی را به بخش تأمین ارائه می‌دهند که در هر تأیید قابل توجیه است. بن‌لانگ اتوماسیون میزهای کالیبراسیون، ایستگاه‌های تریپ مغناطیسی و میزهای آزمون یکپارچه برای قطع‌کننده‌های مدار بر اساس این اصل تولید می‌کند و بنابراین اطمینان حاصل کرده است که دستگاه‌های انجام‌دهنده وظایف خود باید استانداردهای بالاتری نسبت به خود قطع‌کننده داشته باشند.