So wählen Sie einen Leistungsschalter aus

Bei der Auswahl eines Leistungsschalters sind verschiedene Kriterien zu berücksichtigen, darunter Spannung, Frequenz, Unterbrechungskapazität, Dauerstromstärke, ungewöhnliche Betriebsbedingungen und Produkttests. Dieser Artikel gibt Ihnen einen schrittweisen Überblick über die Auswahl eines geeigneten Leistungsschalters für Ihre spezifische Anwendung.

Nennspannung
Die Gesamtnennspannung wird anhand der höchsten Spannung berechnet, die an alle Endanschlüsse angelegt werden kann, der Verteilungsart und der Art und Weise, wie der Leistungsschalter direkt in das System integriert ist. Es ist wichtig, einen Leistungsschalter mit ausreichender Spannungskapazität für die Endanwendung auszuwählen.

Leistungsschalter bis zu 600 Ampere können bei Frequenzen von 50-120 Hz eingesetzt werden. Bei Frequenzen über 120 Hz muss der Leistungsschalter herabgesetzt werden. Bei Projekten mit höheren Frequenzen verursachen die Wirbelströme und Eisenverluste eine stärkere Erwärmung innerhalb der thermischen Auslösekomponenten, sodass der Leistungsschalter herabgesetzt oder speziell kalibriert werden muss. Die Gesamtmenge der Herabsetzung hängt von der Ampere-Nennleistung, der Rahmengröße sowie der Stromfrequenz ab. Als Faustregel gilt: Je höher die Amperezahl in einer bestimmten Rahmengröße, desto größer ist die erforderliche Leistungsminderung. Alle Leistungsschalter mit höherer Nennleistung über 600 Ampere enthalten ein transformatorbeheiztes Bimetall und sind für maximal 60 Hz Wechselstrom geeignet. Für Anwendungen mit mindestens 50 Hz Wechselstrom ist im Allgemeinen eine spezielle Kalibrierung verfügbar. Halbleiter-Leistungsschalter sind für 50-Hz- oder 60-Hz-Anwendungen vorkalibriert. Bei einem Dieselgeneratorprojekt beträgt die Frequenz entweder 50 Hz oder 60 Hz. Am besten wenden Sie sich im Voraus an einen Elektroinstallateur, um sicherzustellen, dass die Kalibrierungsmaßnahmen vorhanden sind, bevor Sie mit einem 50-Hz-Projekt fortfahren.

Maximale Unterbrechungskapazität
Die Unterbrechungskapazität wird allgemein als die höchste Fehlerstrommenge angesehen, die der Leistungsschalter der Schalttafel unterbrechen kann, ohne einen Systemausfall zu verursachen. Die Bestimmung der maximalen Fehlerstrommenge, die ein System liefert, kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt berechnet werden. Die einzige unfehlbare Regel, die beim Einsatz des richtigen Leistungsschalters befolgt werden muss, ist, dass die Unterbrechungskapazität des Leistungsschalters gleich oder größer als die Fehlerstrommenge sein muss, die an dem Punkt im System geliefert werden kann, an dem der Leistungsschalter eingesetzt wird. Wird die Unterbrechungskapazität nicht richtig eingesetzt, führt dies zu Schäden am Leistungsschalter.

Dauerstromstärke
In Bezug auf die Dauerstromstärke werden Leistungsschalter mit geformtem Gehäuse in Ampere bei einer bestimmten Umgebungstemperatur angegeben. Diese Amperezahl ist der Dauerstrom, den der Leistungsschalter bei der Umgebungstemperatur, bei der er kalibriert wurde, führen wird. Eine allgemeine Faustregel für Hersteller von Leistungsschaltern ist, ihre Standard-Leistungsschalter bei 40 °C (104 °F) zu kalibrieren. Die Amperezahl für jede Standardanwendung hängt ausschließlich von der Art der Last und dem Arbeitszyklus ab. Die Ampere-Bewertung wird durch den National Electrical Code (NEC) geregelt und ist die wichtigste Quelle für Informationen zu Lastzyklen in der Elektroinstallationsbranche. Beispielsweise erfordern Beleuchtungs- und Zuleitungsstromkreise normalerweise einen Leistungsschalter, der entsprechend der Strombelastbarkeit des Leiters ausgelegt ist. Verschiedene Standard-Leistungsschalter-Nennwerte für Leiter unterschiedlicher Größe und die zulässigen Lasten finden Sie in der NEC-Tabelle 210.24.

Atypische Betriebsbedingungen
Bei der Auswahl eines Leistungsschalters ist es wichtig, den Standort des Endbenutzers zu berücksichtigen. Jeder Leistungsschalter ist anders und einige sind besser für rauere Umgebungen geeignet. Im Folgenden finden Sie einige Szenarien, die Sie bei der Entscheidung, welchen Leistungsschalter Sie verwenden möchten, berücksichtigen sollten:

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• Hohe Umgebungstemperatur: Wenn standardmäßige thermomagnetische Leistungsschalter bei Temperaturen über 40 °C eingesetzt werden, muss die Leistung des Leistungsschalters herabgesetzt oder auf die Umgebung neu kalibriert werden. Viele Jahre lang wurden alle Leistungsschalter auf 25 °C kalibriert, was bedeutete, dass alle Leistungsschalter über dieser Temperatur herabgesetzt werden mussten. In der Realität lagen die Temperaturen der meisten Gehäuse bei etwa 40 °C; für diese Art von Situationen wurde ein gängiger Spezialleistungsschalter verwendet. Mitte der 1960er Jahre wurden die Industriestandards geändert, sodass alle Standardleistungsschalter für Temperaturen von 40 °C kalibriert werden mussten. • Korrosion und Feuchtigkeit: In Umgebungen mit konstanter Feuchtigkeit wird eine spezielle Feuchtigkeitsbehandlung für Leistungsschalter empfohlen. Diese Behandlung hilft, Schimmel und/oder Pilzbefall zu verhindern, der das Gerät korrodieren kann. In Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit ist die beste Lösung die Verwendung von Raumheizgeräten im Gehäuse. Wenn möglich, sollten Leistungsschalter aus korrosiven Bereichen entfernt werden. Wenn dies nicht praktikabel ist, sind speziell hergestellte Leistungsschalter erhältlich, die korrosionsbeständig sind.

• Hohe Stoßwahrscheinlichkeit: Wenn ein Leistungsschalter in einem Bereich installiert werden soll, in dem eine hohe Wahrscheinlichkeit für mechanische Stöße besteht, sollte ein spezielles Anti-Stoß-Gerät installiert werden. Anti-Stoß-Geräte bestehen aus einem Trägheitsgegengewicht über dem Mittelpol, das den Auslöseriegel unter normalen Stoßbedingungen verriegelt hält. Dieses Gewicht sollte so installiert werden, dass es die Funktion thermischer oder magnetischer Auslöseeinheiten bei Überlastung oder Kurzschluss nicht behindert. Die United States Navy ist der größte Endverbraucher hochstoßfester Leistungsschalter, die auf allen Kampfschiffen vorgeschrieben sind.

• Höhe: In Gebieten über 6.000 Fuß Höhe müssen die Strombelastbarkeit, Spannung und Abschaltleistung von Leistungsschaltern herabgesetzt werden. In der Höhe leitet die dünnere Luft die Wärme nicht so gut von den stromführenden Komponenten ab wie die dichtere Luft in niedrigeren Höhen. Neben der Überhitzung verhindert die dünnere Luft auch, dass sich schnell genug eine dielektrische Ladung aufbaut, um den gleichen Spannungspegeln standzuhalten, die bei normalem Luftdruck auftreten. Höhenprobleme können auch die Leistung der meisten verwendeten Generatoren und anderer Stromerzeugungsgeräte herabsetzen. Am besten sprechen Sie vor dem Kauf mit einem Stromerzeugungsexperten.

• Ruheposition: In den meisten Fällen können Leistungsschalter in jeder beliebigen Position, horizontal oder vertikal, montiert werden, ohne die Auslösemechanismen oder die Abschaltleistung zu beeinträchtigen. In Gebieten mit starkem Wind ist es zwingend erforderlich, den Leistungsschalter in einem Gehäuse (die meisten Geräte werden geschlossen geliefert) auf einer Oberfläche zu haben, die im Wind ein wenig schwankt. Wenn ein Leistungsschalter an einer unflexiblen Oberfläche angebracht ist, besteht die Möglichkeit, dass der Stromkreis bei starkem Wind unterbrochen wird.

Wartung und Prüfung
Qualitätssicherung: Es wird empfohlen, dass Kunden Leistungsschalter kaufen, die UL-geprüft wurden. Beachten Sie, dass bei nicht UL-geprüften Produkten keine korrekte Kalibrierung des Leistungsschalters garantiert ist. Alle Niederspannungs-Leistungsschalter mit geformtem Gehäuse, die UL-gelistet sind, werden gemäß UL-Standard 489 geprüft, der in zwei Kategorien unterteilt ist: Werksprüfung und Feldprüfung.

• UL-Werksprüfung: Alle UL-Standard-Leistungsschalter mit geformtem Gehäuse werden umfangreichen Produkt- und Kalibrierungstests gemäß UL-Standard 489 unterzogen. UL-zertifizierte Leistungsschalter enthalten werkseitig versiegelte kalibrierte Systeme. Das unversehrte Siegel garantiert, dass der Leistungsschalter korrekt kalibriert ist und nicht manipuliert oder verändert wurde und dass das Produkt gemäß den UL-Spezifikationen funktioniert. Wenn das Siegel gebrochen ist, erlischt die UL-Garantie sowie alle Gewährleistungen.

• Feldprüfung: Es ist ganz normal, dass im Feld erhaltene Daten von veröffentlichten Informationen abweichen. Viele Benutzer sind sich nicht sicher, ob die Felddaten fehlerhaft sind oder die veröffentlichten Informationen nicht mit ihrem jeweiligen Modell übereinstimmen. Der Unterschied zwischen den Daten besteht darin, dass die Testbedingungen im Werk erheblich von denen vor Ort abweichen. Werkstests sind darauf ausgelegt, konsistente Ergebnisse zu erzielen. Temperatur, Höhe, eine klimatisierte Umgebung und die Verwendung von Testgeräten, die speziell für das zu testende Produkt entwickelt wurden, wirken sich alle auf das Ergebnis aus. Die NEMA-Publikation AB4-1996 ist ein hervorragender Leitfaden für Feldtests. Der Leitfaden bietet dem Benutzer eine bessere Variante dessen, was normale Ergebnisse für Feldtests sind. Einige Leistungsschalter werden mit eigenen Testanweisungen geliefert. Wenn keine Anweisungen vorhanden sind, wenden Sie sich an ein zuverlässiges Serviceunternehmen für Leistungsschalter.

• Wartung: Leistungsschalter mit geformtem Gehäuse haben in den meisten Fällen eine außergewöhnliche Zuverlässigkeit, was hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass die Einheiten umschlossen sind. Das Gehäuse minimiert die Belastung durch Schmutz, Feuchtigkeit, Schimmel, Staub, andere Verunreinigungen und Manipulationen. Zur ordnungsgemäßen Wartung gehört es, sicherzustellen, dass alle Klemmenverbindungen und Auslöseeinheiten mit dem vom Hersteller festgelegten Drehmoment festgezogen werden. Mit der Zeit lösen sich diese Verbindungen und müssen erneut festgezogen werden. Leistungsschalter müssen außerdem regelmäßig gereinigt werden. Unsachgemäß gereinigte Leiter, die Verwendung der falschen Leiter für die Klemme und lose Anschlüsse sind alles Bedingungen, die zu übermäßiger Erhitzung und Schwächung des Leistungsschalters führen können. Bei manuell betätigten Leistungsschaltern müssen lediglich die Kontakte sauber sein und die Verbindungen frei funktionieren. Bei Leistungsschaltern, die nicht regelmäßig verwendet werden, ist ein intermittierender Start des Leistungsschalters erforderlich, um die Systeme zu erneuern. Wie immer ist es am besten, einen zertifizierten Elektriker zu konsultieren, um genau zu bestimmen, welcher Leistungsschaltertyp für Ihre Generatoranwendung geeignet ist. Die Faktoren, die den sicheren und ordnungsgemäßen Betrieb eines Stromgenerators und eines Leistungsschalters beeinflussen, variieren von Standort zu Standort und nur ein zugelassener Fachmann kann die richtige Ausrüstung bestimmen.