Hiệu Chuẩn Nhiệt Là Gì Và Tại Sao Các Nhà Sản Xuất MCB Và MCCB Cần Nó?

Trong một nhà máy sản xuất cầu dao, khoảnh khắc quyết định xem một MCB hoàn chỉnh có an toàn hay bị loại bỏ là thermal calibration. Đây là bước mà phần tử lưỡng kim bên trong mỗi cầu dao được cắt tỉa và kiểm tra để thiết bị ngắt mạch trong khoảng thời gian chính xác theo tiêu chuẩn yêu cầu — không sớm hơn một giây, không muộn hơn một giây. Người mua thường gọi giai đoạn này là kiểm tra độ trễ, vì điều thực sự được đo là thời gian một cầu dao mất để ngắt mạch ở mức quá dòng nhất định. Đối với các nhà sản xuất MCB, MCCB và RCBO xuất khẩu vào các thị trường yêu cầu tuân thủ IEC, việc thực hiện đúng giai đoạn này là sự khác biệt giữa một sản phẩm bảo vệ mạch và một sản phẩm không đạt kiểm tra. Bài viết này giải thích về hiệu chuẩn nhiệt MCB thực sự là gì, cách kiểm tra độ trễ được chia thành xác minh thời gian dài và thời gian ngắn, lý do tại sao các đường cong B, C và D có tiêu chí đạt khác nhau theo IEC 60898-1, và thiết bị nào vận hành quy trình này trên dây chuyền sản xuất hiện đại.

Bởi Huang Xiaolei | Benlong Automation

Hiệu Chuẩn Nhiệt Là Gì Trong Sản Xuất Cầu Dao?

Kỹ thuật ngắt nhiệt-từ được áp dụng bởi hầu hết các cầu dao điện áp thấp. Tình trạng quá tải được xử lý bằng dải lưỡng kim, bao gồm hai kim loại đặt cạnh nhau với tốc độ giãn nở nhiệt khác nhau. Khi dòng điện vượt quá giới hạn quy định, dải kim loại sẽ nóng lên, uốn cong về phía kim loại giãn nở chậm hơn. Lượng uốn cong thích hợp sẽ khiến dải kim loại nhả chốt ngắt. Sau khi quá tải, dòng điện càng cao, bộ gia nhiệt càng nhanh nóng, do đó ngắt mạch càng nhanh xảy ra. Tính năng này chứng minh rằng hiệu chuẩn nhiệt là toàn bộ quá trình sản xuất cầu dao liên quan đến việc điều chỉnh dải lưỡng kim, có thể là uốn cong, trong trường hợp này vít sẽ được điều chỉnh hoặc liên kết ngắt sẽ được di chuyển để đảm bảo thời gian ngắt nằm trong phạm vi đã định trước bởi tiêu chuẩn hiện hành cho mỗi dòng thử nghiệm.

Tầm quan trọng của nó không thể đánh giá thấp, vì nó giúp phân biệt rõ các thuật ngữ dễ bị nhầm lẫn. Hiệu chuẩn có nghĩa là điều chỉnh cơ chế để đạt được khoảng thời gian mục tiêu hoặc xác minh rằng nó đạt đến điểm đó. Thực tế, hai quá trình này diễn ra đồng thời, khi người vận hành cấp dòng điện và đo thời gian trước khi điều chỉnh dải kim loại để kiểm tra lại thiết bị vì một sự thật quan trọng cần nhớ là tính chất cơ học và vật liệu khác nhau đối với mỗi dải lưỡng kim, dẫn đến sự cần thiết phải hiệu chuẩn riêng biệt ngay từ đầu. Một thiết bị lỗi không đáp ứng yêu cầu hiệu chuẩn có thể ngắt mạch trong chế độ hoạt động bình thường hoặc, tệ hơn, bị kẹt trong quá trình quá tải.

Do đó, hai đặc tính được xem xét trong quá trình này — độ chính xác và khả năng lặp lại của đầu ra. Một chi tiết quan trọng là nếu có bất kỳ vấn đề nào với thiết bị, các nhân viên vận hành sẽ có thể kiểm tra ngắt mạch từ trạng thái khởi động lạnh. Phạm vi điều chỉnh khá nghiêm ngặt, thường là vài phần trăm tại dòng ngắt, điều này có nghĩa là phạm vi sai số cho bàn thử nghiệm phải nhỏ hơn nhiều so với thiết bị hiệu chuẩn. Điều này giải thích sự cần thiết của thiết bị hiệu chuẩn đáng tin cậy để đảm bảo hoạt động hiệu quả của thiết bị.

Hai chức năng ngắt mạch đằng sau mỗi bài kiểm tra trễ

Để hiểu tại sao bài kiểm tra trễ được chia thành hai phần, chúng ta phải hiểu rằng có hai tính năng bảo vệ độc lập trong bộ ngắt mạch. Bảo vệ nhiệt, hay bảo vệ quá tải, đến từ dải kim loại kép, phản ứng chậm rãi, từ vài giây đến vài giờ, do đó tạo thành phần thời gian dài trong đường cong ngắt. Đây là phần được thiết lập bởi đặc tính nhiệt. Bảo vệ từ tính hoặc bảo vệ ngắn mạch đến từ nam châm điện hoặc solenoid, phản ứng với tốc độ mili giây đối với dòng lỗi cao, do đó tạo thành phần thời gian ngắn hoặc tức thời của đường cong.

Nếu chúng ta nhìn vào đồ thị log-log thời gian-dòng điện được công bố bởi mỗi nhà sản xuất, chúng ta thấy khu vực nhiệt tương ứng với phần dốc trên của đường cong trong khi khu vực từ tính tương ứng với phần gần như thẳng đứng phía dưới. Trong thực tế sản xuất, hai đặc tính này được kiểm tra với các dòng điện khác nhau, dung sai thời gian khác nhau và đôi khi với các bàn thử nghiệm khác nhau. Đây là lý do tại sao có sự phân chia trễ dài và trễ ngắn: đặc tính trễ dài kiểm tra dải kim loại kép nhiệt, và trễ ngắn hoặc tức thời kiểm tra cuộn dây từ tính. Vì vậy, việc giữ hai loại này riêng biệt là cực kỳ quan trọng.

Kiểm tra trễ dài: Trọng tâm của hiệu chuẩn nhiệt

Bài kiểm tra trễ dài là trái tim của hiệu chuẩn nhiệt bộ ngắt mạch. Nó xác nhận việc kích hoạt dải kim loại kép đúng thời gian dưới các dòng điện quá tải được chỉ định. Theo tiêu chuẩn IEC 60898-1, tất cả các bài kiểm tra phải được tiến hành trong điều kiện nhiệt độ không khí +30 °C và từ điểm khởi động lạnh; đặc tính dòng điện được hiển thị cho ba điểm quá tải, giữ nguyên cho tất cả các đường cong B, C và D.

Cặp 1.13 × và 1.45 × thiết lập giới hạn hiệu suất quá tải chấp nhận được của bộ ngắt mạch; trong khi bộ ngắt mạch phải chịu được quá tải nhẹ hơn 13% mà không bị ngắt sai, nó cần có khả năng ngắt ngay cả quá tải 45% theo cách thông thường. Những yếu tố này xác định vị trí của đường cong nhiệt trên biểu đồ. . Lý do duy nhất khiến thời gian truyền thống thay đổi từ một giờ thành hai giờ sau 63 A là các bộ ngắt mạch lớn hơn có tiếp điểm lớn hơn có dung lượng nhiệt lớn hơn nhiều và mất nhiều thời gian hơn để trở nên ổn định.

Về sản xuất, điểm 2.55 × In được sử dụng thực tế để hiệu chuẩn bộ ngắt mạch vì nó cho phép đo thời gian ngắt trong giây thay vì giờ theo các phép đo truyền thống. Do đó, một lượng dòng điện cụ thể có thể được truyền qua bộ ngắt mạch trong khi đo thời gian ngắt để điều chỉnh thời gian này bằng servo hoặc người vận hành. Các phép đo tốn nhiều thời gian hơn được thực hiện bằng cách sử dụng các điểm 1.13 × và 1.45 × hỗ trợ các kết quả thu được ở trên.

Benlong xây dựng thiết bị chính xác cho giai đoạn này. The Bàn hiệu chuẩn nhiệt lâu dài MCB thực hiện kiểm tra quá tải theo IEC 60898-1 trên nhiều trạm với nguồn dòng điện ổn định cao, trong khi bàn hiệu chuẩn ngắt nhiệt bán tự động loại A và phiên bản dựa trên thẻ của nó loại B xử lý hiệu chuẩn quá tải lập trình với chuyển đổi nhanh giữa các dòng MCB. Đối với MCCB theo IEC 60947-2, các điểm tham chiếu thay đổi — dòng không ngắt thông thường trở thành 1.05 × In và dòng ngắt thông thường 1.3 × In — nhưng nguyên tắc hiệu chuẩn không thay đổi.

Kiểm tra Trễ Ngắn và Ngay Lập Tức: Nơi B, C và D Khác Biệt

Phần thứ hai của bài kiểm tra trễ đánh giá phần tử từ tính hoặc phản ứng ngắn mạch. Đây là điều khách hàng thường gọi là kiểm tra trễ ngắn hoặc kiểm tra trễ thời gian và nơi các đường cong B, C và D bắt đầu có hành vi khác nhau. Mức độ xảy ra ngắt từ tính được xác định bởi lượng dòng định mức cần thiết để ngắt bộ ngắt theo quy ước tức thời 0.1 giây. Một bội số thấp hơn tương ứng với loại đường cong chỉ ra dòng điện mà bộ ngắt vẫn phải giữ hoạt động, và một bội số cao hơn ngụ ý nơi bộ ngắt phải ngắt.

Thử nghiệm được thực hiện trong hai giai đoạn theo từng loại đường cong. Đầu tiên, một bài kiểm tra giữ xác nhận rằng bộ ngắt mạch không nhảy trong vòng 0,1 giây ở bội số thấp hơn — 3 × In cho B, 5 × In cho C, 10 × In cho D. Sau đó, một bài kiểm tra nhảy xác nhận rằng nó nhảy trong vòng 0,1 giây ở bội số cao hơn — lần lượt là 5, 10 và 20 × In. Lấy ví dụ một bộ ngắt mạch loại C 16 A: nó phải chịu được dòng 80 A (5 ×) mà không nhảy tức thời, nhưng phải mở ngay lập tức ở dòng 160 A (10 ×). Cùng một bộ ngắt 16 A loại B sẽ nhảy ngay lập tức ở dòng 80 A, và loại D sẽ chịu được lên đến 320 A trước khi nam châm tác động. Sự khác biệt này chính là lý do tại sao việc chọn đường cong quyết định khả năng chịu dòng khởi động và phối hợp hạ nguồn: đường cong D chịu được sự tăng dòng tạm thời của động cơ hoặc biến áp mà đường cong B sẽ gây nhảy không mong muốn.

Có một điểm cần nhấn mạnh cho bất kỳ ai viết đặc tả thử nghiệm. Tiêu chí đạt yêu cầu thay đổi giữa B, C và D thuộc về chức năng nhảy từ tính (nhảy tức thời), không phải chức năng nhảy quá tải nhiệt.. Mặt bimetal, tức là hiệu chuẩn nhiệt thực sự, giống nhau cho cả ba loại đường cong. Và trong một MCB, phản ứng ngắn mạch này là tức thời thay vì thực sự có độ trễ; thuật ngữ độ trễ ngắn được sử dụng một cách lỏng lẻo trên sàn sản xuất. Một dải độ trễ ngắn thực sự và có chủ ý chỉ xuất hiện trong MCCB với bộ phận nhảy có thể điều chỉnh, sẽ được đề cập tiếp theo. Đối với kiểm tra từ tính của MCB và MCCB khung nhỏ, Benlong’s Bệ thử nghiệm ngắt mạch từ thủ công MCCB được thiết kế chuyên dụng, với nguồn dòng 5–10 × In có thể lập trình và thời gian đo ở mức mili giây để đưa ra đánh giá đạt/không đạt rõ ràng.

Tiêu chuẩn áp dụng: IEC 60898-1, 60947-2 và 61009

Tiêu chí đạt phù hợp phụ thuộc vào tiêu chuẩn mà sản phẩm được chứng nhận, và việc áp dụng sai tiêu chuẩn có thể gây nguy hiểm thực sự về mặt rủi ro. MCB được sử dụng trong các ứng dụng dân dụng và môi trường tương tự áp dụng tiêu chuẩn IEC 60898-1, quy định các phân loại B, C, D. Tiêu chuẩn IEC 60947-2 điều chỉnh việc sử dụng MCCB và bộ ngắt mạch công nghiệp, do đó có các dòng định mức truyền thống (1,05 × và 1,3 × In) và các tính năng linh hoạt hơn. Tiêu chuẩn IEC 61009-1 điều chỉnh việc sử dụng RCBO, hoặc bộ ngắt mạch dòng rò, ngoài việc phải trải qua các thử nghiệm dòng rò còn phải trải qua các thử nghiệm tương tự như MCB về hoạt động nhiệt và từ tính. Một công tắc có thể được chứng nhận theo cả hai tiêu chuẩn, nhưng tham chiếu nhiệt độ có thể được sắp xếp khác nhau tùy theo tiêu chuẩn sử dụng.

Nhiệt độ tham chiếu là một trong những yếu tố. Theo IEC 60898-1, hiệu chuẩn được thực hiện ở 30 °C, trong khi thiết bị tuân thủ IEC 60947-2 được thử nghiệm ở 40 °C. Đồng thời, cùng một thiết bị có thể được thử nghiệm ở các mức nhiệt độ khác nhau cho từng tiêu chuẩn đã nêu. Nhiệt độ tham chiếu cũng ảnh hưởng đến bảng giảm tải được người tiêu dùng sử dụng, vì vậy nếu bộ ngắt được thử nghiệm với nhiệt độ tham chiếu sai, nó có thể bị hỏng sau khi vượt qua các thử nghiệm tiêu chuẩn. Do đó, việc cố định nhiệt độ trong quá trình thử nghiệm không chỉ là thủ tục phòng thí nghiệm mà còn là yêu cầu chất lượng rõ ràng.

Hiệu chuẩn nhiệt MCCB và các dải trễ LSI(G)

Bộ ngắt mạch vỏ đúc thêm một lớp phức tạp. MCCB nhiệt-từ nhỏ hơn được hiệu chuẩn tương tự như MCB, bằng cách điều chỉnh một phần tử lưỡng kim cho dải quá tải và kiểm tra cuộn điện từ cho chức năng ngắt ngắn mạch. Nhưng nhiều MCCB hiện đại sử dụng bộ phận ngắt điện tử, và ở đây Hiệu chuẩn nhiệt MCCB trở thành việc thiết lập và xác minh các tham số bảo vệ có thể lập trình thay vì uốn kim loại. Các bộ phận ngắt này thường được mô tả theo sơ đồ LSI hoặc LSIG, và mỗi chữ cái là một dải bảo vệ có thể điều chỉnh riêng biệt:

• L, trễ thời gian dài: chức năng quá tải, tương đương với phần tử nhiệt, với dòng điện kích hoạt và thời gian trễ có thể điều chỉnh xác định hành vi quá tải ngược thời gian.
• S, trễ thời gian ngắn: một độ trễ thực sự, có chủ ý trên dòng lỗi vừa phải, được sử dụng để bộ ngắt phía dưới có thể ngắt lỗi trước và bảo toàn tính chọn lọc. Đây là dải trễ thời gian ngắn thực sự mà MCB đơn giản là không có.
• I, tức thời: ngắt ngay lập tức trên ngưỡng cao mà không có độ trễ có chủ ý, dành cho các ngắn mạch nghiêm trọng.
• G, lỗi đất: bảo vệ lỗi đất tùy chọn trên các thiết bị bốn cực và các thiết bị có thông số kỹ thuật cao hơn.

Đối với MCCB điện tử, bài kiểm tra trễ xác minh rằng mỗi dải ngắt trong phạm vi dung sai tại các cài đặt đã lập trình, tiêm dòng điện lần lượt tại các ngưỡng L, S và I và đo thời gian phản hồi. Đối với MCCB nhiệt-từ, nó xác minh trực tiếp phần tử lưỡng kim và cuộn điện từ, chính xác như đối với MCB nhưng với dòng điện cao hơn và khung lớn hơn. Dù bằng cách nào, thiết bị cũng phải cung cấp dòng thử nghiệm cao hơn nhiều so với bàn thử MCB. Benlong’s MCCB Laboratory Integrated Testing bench được thiết kế để thực hiện kiểm tra ngắt từ, hiệu chuẩn nhiệt và hiệu chuẩn nhiệt kéo dài trong một trạm, phù hợp cho cả phòng thí nghiệm R&D và phòng thử nghiệm kiểu mẫu.

Cách thực hiện hiệu chuẩn nhiệt trên dây chuyền sản xuất

Một quy trình hiệu chuẩn ngắt nhiệt điển hình trên dây chuyền MCB hiện đại chạy qua một chuỗi lặp lại. Một dòng quá tải được kiểm soát, thường là 2.55 × In, được áp dụng qua bộ ngắt đang thử nghiệm sử dụng nguồn ổn định với méo hài thấp, vì dạng sóng méo làm thay đổi nhiệt và làm lệch kết quả đo. Bộ đếm thời gian độ phân giải cao ghi lại chính xác thời điểm bộ ngắt mở, thường đến phần trăm nhỏ của kết quả đo. Nếu thời gian ngắt nằm ngoài phạm vi cho phép, phần tử lưỡng kim sẽ được uốn hoặc vít điều chỉnh được chỉnh — bởi người vận hành trên bàn bán tự động, hoặc bởi đầu servo trên cell tự động hoàn toàn. Thiết bị sau đó được thử lại từ trạng thái nguội, và kết quả đạt/không đạt cùng thời gian ngắt được ghi lại, thường được xuất qua USB hoặc đẩy lên MES để truy xuất đầy đủ. Trong suốt quá trình, vì tiêu chuẩn tham chiếu 30 °C, nhiệt độ khu vực thử nghiệm được giám sát và bù trừ; hiệu chuẩn ở nhiệt độ môi trường sai là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây lỗi thời gian ngắt thực tế trên hiện trường.

Tự động hóa chuỗi quy trình này mang lại ba lợi ích: tính nhất quán, vì servo điều chỉnh chính xác hơn so với tay người; tốc độ, vì các trạm làm việc song song hấp thụ các bài kiểm tra truyền thống kéo dài; và khả năng truy xuất nguồn gốc, vì dữ liệu của từng đơn vị được ghi lại thay vì kiểm tra ngẫu nhiên. Các sản phẩm có thông số kỹ thuật cao thường được hiệu chuẩn trên 100% đơn vị, trong khi các MCB hàng hóa có thể theo kế hoạch lấy mẫu đã định. Chất lượng đầu vào cũng rất quan trọng — cụm bimetal phải được lắp ráp nhất quán trước khi có thể hiệu chuẩn, đó là lý do tại sao Benlong cũng cung cấp Bộ ngắt mạch nhiệt MCB tự động cho dây chuyền hàn để sản xuất cụm nhiệt trip với chất lượng hàn có thể lặp lại. Các thành phần đồng nhất khi vào hiệu chuẩn có nghĩa là ít đơn vị bị lệch ra ngoài phạm vi và giảm thiểu việc làm lại ở các công đoạn sau.

Nguồn dòng điện chính là anh hùng thầm lặng của toàn bộ giai đoạn này. Vì bimetal phản ứng với nhiệt, thời gian trip phụ thuộc vào dòng RMS thực và chất lượng dạng sóng của nó, không chỉ là điểm đặt danh nghĩa. Một nguồn điện bị sụt áp dưới tải, trôi khi các thành phần của nó nóng lên, hoặc mang nhiều méo hài sẽ làm nóng dải kim loại khác với sóng sin sạch mà tiêu chuẩn giả định, và mỗi đơn vị hiệu chuẩn theo đó sẽ kế thừa sai số đó. Đó là lý do tại sao một nguồn dòng điện ổn định, vòng kín với tổng méo hài thấp, kết hợp với các tiếp điểm thử nghiệm chắc chắn, điện trở thấp, mang lại hiệu suất cao hơn hầu hết các yếu tố đơn lẻ khác trên bàn thử.

Tại sao Bộ Ngắt Mạch Thất Bại Kiểm Tra Độ Trễ QA

Ngay cả khi được thiết kế tốt, bộ ngắt mạch vẫn có thể bị loại nếu quy trình sản xuất bị lệch. Những lý do phổ biến nhất khiến bộ ngắt không vượt qua kiểm tra độ trễ bao gồm nhiệt độ môi trường cao lệch so với nhiệt độ tham chiếu 30 °C, làm dịch chuyển dải nhiệt tổng thể sang trái hoặc phải; dòng điện không ổn định, làm thay đổi lượng nhiệt cung cấp cho bimetal; điện trở không đúng tại các đầu cực, tạo ra nhiệt bổ sung; thời gian ổn định giữa các lần thử không đủ, khiến bimetal giữ lại nhiệt dư; thẻ đường cong hoặc chương trình áp dụng sai; và sự trôi cơ học sau hiệu chuẩn, gây ra sự phân tán cao giữa các lần thử liên tiếp. Hầu hết các vấn đề này phát sinh do kiểm soát kém và có thể được loại bỏ nếu bàn sản xuất có nguồn dòng ổn định, bù nhiệt tuyệt vời và hệ thống ghi dữ liệu tự động.

Kiểm tra độ trễ chỉ là một trụ cột trong kiểm soát chất lượng bộ ngắt mạch. Nó đứng cạnh việc kiểm tra điện môi và cách điện — nếu bạn đang xây dựng một kế hoạch kiểm tra đầy đủ, bài giải thích của chúng tôi về kiểm tra hi-pot bao gồm phần kiểm tra điện áp chịu đựng chạy song song với các kiểm tra nhiệt và từ tính.

Lựa chọn Thiết Bị Hiệu Chuẩn Nhiệt và Kiểm Tra Độ Trễ

Việc lựa chọn bàn hiệu chuẩn phù hợp với sản phẩm rất quan trọng. Một dòng MCB đơn lẻ với sản lượng vừa phải sẽ được phục vụ tốt bởi một bàn hiệu chuẩn bán tự động; một nhà máy vận hành nhiều mẫu mã sẽ được lợi từ việc chuyển đổi dựa trên thẻ để dây chuyền có thể chuyển đổi các dòng sản phẩm trong vài phút; và một xưởng MCCB hoặc ACB cần các bàn hiệu chuẩn dòng cao hơn, khung lớn hơn với phạm vi để đạt được các bội số yêu cầu. Toàn bộ dòng sản phẩm của Benlong nằm trong Dự án bàn thử nghiệm danh mục, bao gồm bàn hiệu chuẩn nhiệt MCB, bàn thử ngắt từ MCCB, thiết bị thử nghiệm phòng thí nghiệm tích hợp và các trạm thử nghiệm ACB toàn diện. Vì mỗi nhà máy có sự pha trộn mẫu mã, sản lượng mục tiêu và thời gian chu trình khác nhau, các bàn hiệu chuẩn này thường được cấu hình theo sản phẩm của khách hàng thay vì bán dưới dạng các đơn vị cố định trong danh mục.

Phần kết luận

Hiệu chuẩn nhiệt là nơi một bộ ngắt mạch đạt được định mức của nó. Thử nghiệm trễ xác minh điều này được chia rõ thành phần trễ dài, thiết lập và kiểm tra bimetal nhiệt theo các điểm quá tải IEC 60898-1, và phần trễ ngắn hoặc tức thời, kiểm tra ngắt từ — và chính phía ngắt từ này tạo ra các tiêu chí vượt qua khác nhau cho các đường cong B, C và D. Đảm bảo môi trường, dạng sóng dòng điện và thời gian chính xác, hiệu chuẩn từng bimetal riêng lẻ, ghi lại kết quả, và kết quả là một bộ ngắt mạch ngắt chính xác khi cần và giữ được khi cần. Đối với các nhà sản xuất mở rộng quy trình này, sự kết hợp đúng đắn giữa bàn hiệu chuẩn và bàn thử nghiệm trễ biến một công việc chậm, phụ thuộc vào người vận hành thành một giai đoạn sản xuất có thể lặp lại và truy xuất được.