Приложение М (обязательное). Контакторы постоянного тока для фотоэлектрических (ФЭ) установок

Приложение М
(обязательное)

Контакторы постоянного тока для фотоэлектрических (ФЭ) установок

М.1 Установка

ФЭ-установки обладают особыми характеристиками, и для них требуется оборудование с особыми параметрами функционирования. В данном приложении приведены соответствующие требования к функционированию таких установок.

Примечание - В настоящем приложении используют аббревиатуру "ФЭ" (фотоэлектрический).

М.2 Предмет

Данное приложение применимо к контакторам постоянного тока с номиналом до 1500 В постоянного тока, предназначенным для применения в фотоэлектрических (ФЭ) системах согласно IEC 60364-7-712 (далее - ФЭ-контакторы).

Контактор для ФЭ применения предназначен для обеспечения электрического размыкания цепи, используемой между ФЭ-модулями и полупроводниковым коммутационным аппаратом. Его целью является электрическое разъединение. Следовательно, в нормальных рабочих условиях контактор пропускает полный ток, а включение и отключение осуществляются низким током (например, ток утечки). Однако в ненормальных рабочих условиях контактор должен быть способен включать и отключать полный ток нагрузки.

Контакторы, используемые в ФЭ-системах, подвергаются воздействию электрических, экологических и эксплуатационных условий, которые отличаются от общих условий, учитываемых в настоящем стандарте. В связи с этим требования были скорректированы с учетом таких условий эксплуатации.

Целью данного приложения является указание:

- требований для контакторов, используемых с полупроводниковым контроллером на стороне постоянного тока ФЭ-установок;

- испытаний для подтверждения того, что эксплуатационные характеристики изделия соответствуют ФЭ-установке и ожидаемому сроку службы в условиях ФЭ-среды.

М.3 Термины и определения

В настоящем приложении применены следующие термины с соответствующими определениями.

М.3.1 критический ток нагрузки I _crit (critical load current I _crit): Значение отключающего тока в пределах диапазона рабочих условий, при котором время горения дуги значительно расширено.

Примечание - Данное явление, крайне важное для ФЭ-установки, обусловлено малым магнитным полем, вызванным током дуги, создавая медленно движущуюся дугу.

[IEC 60947-1:2007, 2.5.16, изменение - добавлено примечание 1]

М.3.2 номинальный условный коммутационный ток I _scl (rated conventional switching current I _scl): Номинальный ток, присвоенный контактору для коммутации тока, контролируемого до низкого уровня полупроводником с учетом номинального рабочего напряжения, номинальной частоты и номинального режима эксплуатации.

Примечание - Данный ток, как правило, ниже I _е.

М.4 Классификация

Применяют раздел 4.

М.5 Характеристики

М.5.1 Общие положения

Применяют раздел 5 со следующими дополнениями.

М.5.2 Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение

Номинальное импульсное напряжение U _imp ФЭ-контактора должно соответствовать таблице М.1.

Таблица М.1 - Уровни номинального импульсного выдерживаемого напряжения ФЭ-контакторов

Максимальное значение номинального рабочего напряжения, В	Значение номинального импульсного напряжения, В
100	800
150	1500
300	2500
600	4000
1000	6000
1500	8000
Примечание - Данные значения основаны на требованиях IEC 60364-7-712 для перенапряжений категории II.

М.5.3 Категория применения

Категории применения определяют целевое применение и приведены в таблице М.2.

Каждая категория применения характеризует значения тока и напряжения, выраженные в виде кратностей номинального рабочего тока и номинального рабочего напряжения, а также постоянной времени цепи. Условия коммутации, приведенные в таблице М.4, соответствуют условиям применения, приведенным в таблице М.2.

Таблица М.2 - Категории применения

Категория	Типовые применения
DC-PV3	Пропускание полного тока, а также включение (ВКЛ.) и выключение (ВЫКЛ.) ФЭ-цепей при малом токе
DC-PV4	Включение и выключение цепей, когда существует вероятность значительной перегрузки по току и когда несколько ветвей цепи соединены параллельно и подключены к одному полупроводниковому коммутационному аппарату

М.6 Информация об изделии

Применяют 6.2 со следующими дополнениями.

У контактора с возможностью применения не только в ФЭ-установках номинальные характеристики для применения в ФЭ-установках должны быть четко отделены от остальных номинальных характеристик.

ФЭ-контактор должен иметь маркировку "IEC 60947-4-1 приложение М". Номинальный условный коммутационный ток I _scl должен быть указан в маркировке контактора.

Следующая информация должна быть включена в маркировку ФЭ-контактора согласно 6.2:

- метод и схема последовательного подключения полюсов для каждого номинала;

- рабочие характеристики согласно М.7.2;

- направление тока, если аппарат однонаправленный.

Следующие данные должны быть включены в публикуемую производителем информацию:

- правильное присоединение к ФЭ-генератору и нагрузке, если применимо;

- подходящее применение вне и внутри помещений.

М.7 Нормальные условия эксплуатации, монтажа и перевозки

М.7.1 Общие положения

Применяют раздел 7, за исключением 6.1.1 IEC 60947-1:2007, IEC 60947-1:2007/AMD2:2014, замененный следующим.

М.7.2 Температура окружающего воздуха

Оборудование должно быть способно функционировать при температуре окружающего воздуха, приведенной в таблице М.3, согласно таблице по номинальному тепловому току, указанной производителем.

Таблица М.3 - Условия температуры окружающего воздуха

Класс окружающей среды	Максимальная температура окружающего воздуха без понижения показателя	Минимальная температура окружающего воздуха	Примечание
Открытого исполнения	+ 40 °С	- 5°С	Может быть предоставлено руководство по переоценке с повышением показателей для температуры окружающего воздуха до + 70 °С. Также может быть предоставлено руководство по эксплуатации при температуре ниже минус 5 °С
Закрытого, уличного исполнения	+ 40 °С (без воздействия солнца)	- 25 °С	Номинальные характеристики применимы, когда оборудование в закрытом исполнении подвергается уровню солнечного излучения 1,2 кВт/м 2 и максимальной температуры окружающего воздуха. Может быть приведено руководство по переоценке параметров для оборудования закрытого исполнения, монтируемого в местах с более высокой и/или более низкой температурой окружающего воздуха

Температура окружающего воздуха - это температура воздуха вблизи оборудования, если оборудование поставляется в открытом исполнении, или вблизи его оболочки, если оно закрытого исполнения.

М.7.3 Высота над уровнем моря

Применяют 6.1.2, перечисление q).

Требования для высоты до 4000 м находятся на стадии рассмотрения.

М.8 Требования к конструкции и работоспособности

М.8.1 Требования к конструкции

Применяют 8.1 со следующими дополнениями.

Минимальное номинальное импульсное напряжение должно соответствовать таблице М.1.

М.8.2 Требования к работоспособности

М.8.2.1 Общие сведения

Применяют подпункт 8.2 со следующими дополнениями.

Минимальное номинальное импульсное напряжение должно соответствовать таблице М.1.

М.8.2.2 Коммутационная способность

Контактор или пускатель должен быть способен безотказно включать и отключать токи в условиях, указанных в таблице М.4, в зависимости от требуемой категории применения.

Таблица М.4 - Проверка номинальной коммутационной способности. Условия включения и отключения для соответствующей категории DC-PV

Категория применения	I c/I e	U/U e	L/R, мс	Время включения b), с	Время отключения, с	Число рабочих циклов a)
DC-PV3	1,5	1,05	1	0,05	с)	50
DC-PV4	4	1,05	1	0,05	с)	50
a) Если полярность не указана на устройстве, то 25 циклов оперирования при положительной полярности и 25 циклов - при отрицательной. b) Время может быть менее 0,05 с, если до повторного размыкания контакты успевают занять первоначальное положение. c) Максимальное время отключения по таблице 8 допускается уменьшать по согласованию с производителем.

М.8.2.3 Условная работоспособность

Применяют 7.2.4.2 IEC 60947-1:2007 со следующим дополнением.

Контактор или пускатель должен быть способен безотказно включать и отключать токи в условиях, указанных в таблице М.5, в зависимости от требуемой категории применения.

Таблица М.5 - Условная работоспособность. Условия включения и отключения для соответствующей категории DC-PV

Категория применения	I c/I scl a)	U/U e	L/R, мс	Время включения b), с	Время отключения, с	Число рабочих циклов a)
DC-PV3	1	1,05	1	0,05	d)	6000
DC-PV4	1	1,05	1	0,05	d)	6000
a) I scl определяется производителем. b) Если полярность не указана на устройстве, то 3000 рабочих циклов проводят при одной полярности, а 3000 рабочих циклов - при обратной полярности. c) Время может быть менее 0,05 с, если до повторного размыкания контакты успевают занять первоначальное положение. d) Максимальное время отключения по таблице 8 допускается уменьшать по согласованию с производителем.

М.8.2.4 Работоспособность при критическом токе нагрузки

Главные цепи оборудования должны быть способны включать и отключать критический ток нагрузки согласно М.9.7.

М.8.3 Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Применяют 8.3.

М.9 Испытания

М.9.1 Общие положения

Применяют раздел 9 со следующими изменениями типовых испытаний и их циклов.

Испытания каждого цикла проводят на новой выборке.

Примечание - По согласованию с производителем на одной выборке допускается проводить более одного цикла испытаний или все циклы испытаний. Между тем испытания проводят в рамках цикла, определенного для каждой выборки.

Для всех испытаний соединение полюсов ФЭ-контактора должно быть в соответствии с указаниями производителя по установке.

М.9.2 Типовые испытания

Типовые испытания проводят в последовательности, приведенной в таблице М.6.

Таблица М.6 - Общая схема циклов испытаний

Цикл	Испытание
Коммутационная способность и условное функционирование (см. М.9.3)	Проверка номинальной коммутационной способности Проверка условной работоспособности Поведение контактора и его состояние
Циклическое испытание на воздействие температуры (см. М.9.4)	Циклическое испытание на воздействие температуры Механическое срабатывание Проверка повышения температуры Проверка срабатывания и его пределов Испытания диэлектрика согласно М.9.6
Климатическое испытание (см. М.9.5)	Климатическое испытание
Испытание при критическом токе нагрузки (см. М.9.7)	Испытание при критическом токе нагрузки Поведение контактора и его состояние
Механические свойства (см. М.9.8) Степень защиты контакторов закрытого исполнения (см. М.9.9)	Механические свойства Проверка степени защиты контакторов закрытого исполнения
ЭМС (см. М.9.10)	Испытание ЭМС
Зазоры и пути тока утечки (см. М.9.11)	Измерение зазоров и расстояний утечки

М.9.3 Коммутационная способность и условное функционирование

Применяют цикл испытаний 2 по 9.3.1, требования М.8.2.2 и М.8.2.3. Поведение контактора во время испытания и его состояние после испытаний условного функционирования проверяют по 9.3.3.6.6.

М.9.4 Циклическое испытание на воздействие температуры

ФЭ-контакторы подвергают циклам воздействия разных температур в соответствии с IEC 60068-2-14:2009, испытание Nb, состоящее из 50 циклов, каждый цикл, состоящий из 1 ч при минус 40 °С, а затем 1 ч при плюс 85 °С. Скорость изменения температуры должна быть 1 К/мин. По окончании 50 циклов устройства доводят до комнатной температуры (25  5) °С минимум в течение 3 ч.

Затем устройство подвергают:

- визуальному контролю для подтверждения того, что в компонентах отсутствуют искажения или повреждения, которые могут повлиять на нормальную работу и защиту;

- одной операции размыкания и одной операции замыкания для подтверждения нормальной механической работы;

- циклу испытаний 1 согласно 9.3.1.

М.9.5 Климатическое испытание

ФЭ-контакторы подвергают климатическим испытаниям согласно приложению Q, категория В IEC 60947-1:2007, IEC 60947-1/AMD1:2010, IEC 60947-1/AMD2:2014, условия температуры и влажности; при этом испытания воздействием сухого тепла и низких температур не требуются, так как их условия включены в циклическое испытание на воздействие температур по М.9.3.

Когда согласно таблице Q.1 IEC 60947-1/AMD2:2014 необходима проверка работоспособности, ее следует провести в рамках испытания 9.3.6.2.

М.9.6 Испытание диэлектрика

Применяют 9.3.3.4 со следующими изменениями.

Испытательное напряжение для проверки импульсного выдерживаемого напряжения должно соответствовать таблице М.1 с поправкой на высоту над уровнем моря согласно таблице 12 IEC 60947-1:2007.

М.9.7 Испытание при критическом токе нагрузки

М.9.7.1 Испытательная цепь

Применяют 8.3.3.5.2 IEC 60947-1:2007 со следующим дополнением.

Постоянная времени испытательной цепи должна быть равна 1 мс.

М.9.7.2 Определение критического тока нагрузки

Испытание проводят при максимальном рабочем постоянном напряжении (U _e max), которое производитель присваивает контактору.

По усмотрению производителя допускается использовать более высокое значение постоянной времени. Одинаковое значение постоянной времени следует использовать для всех испытаний, проводимых для определения критического тока нагрузки. В этом случае оно должно быть указано в отчете об испытаниях.

ФЭ-контактор размыкают 5 раз при каждом из значений испытательного тока. Начинают с 4 А и двигаются к I _е, на каждой ступени повышая ток вдвое, пока не будет определено максимальное время горения дуги. Если время затухания не показывает пика с более короткими временами с каждой стороны, в пределах диапазона испытательных токов критический ток нагрузки отсутствует. Если получен максимум времени горения дуги, это и считают критическим током нагрузки (см. рисунок М.1). Испытательные токи должны быть в пределах номинального значения  10 %. По усмотрению производителя испытание при каждом значении тока допускается проводить на новом образце.

Рисунок М.1 - Критический ток

Во время каждого цикла ФЭ-контактор должен оставаться замкнутым в течение времени, достаточного для подтверждения того, что полный ток установлен, но это время не может превышать 2 с. Число рабочих циклов в час должно соответствовать приведенному в таблице М.7.

Таблица М.7 - Число рабочих циклов, соответствующее критическому току нагрузки

Категория	Номинал изделия, А	Число рабочих циклов в час
DC-PV3 и DC-PV4	I e 315	120
	315 < I e 630	60
DC-PV3 и DC-PV4	630 < I e 2500	20
	I e < 2500	10

Если производителем указано направление тока, испытание проводят с течением тока в указанном производителем направлении согласно полярности и маркировке фазы/нагрузки; если нет, то пять операций выполняют в прямом направлении и пять операций - в обратном.

М.9.7.3 Критический ток нагрузки

Время дуги во время испытания должно быть записано и не должно превышать 1000 мс.

Когда все операции проводят с течением тока в одном направлении, среднее время дуги для каждого направления рассчитывают для каждого значения испытательного тока.

I _crit - это ток, соответствующий максимальному среднему времени дуги. Если критический ток нагрузки не определен на уровне ниже рабочего тока, испытание работоспособности при критическом токе нагрузки не требуется.

М.9.7.4 Работоспособность при критическом токе нагрузки

Применяют требования испытания по 9.3.3.6 со следующими изменениями.

Испытание допускается проводить на том же образце, что и в М.9.7.2. Испытательный источник питания должен быть подключен в соответствии с маркировкой генератора, нагрузки и полярности, если применимо. Для контакторов, способных проводить ток в обоих направлениях, источник питания должен быть подключен так, чтобы получить максимально долгую продолжительность дуги при критическом токе нагрузки согласно М.9.7.2 и таблице М.8.

Таблица М.8 - Работоспособность при критическом токе нагрузки

Категории применения	I	U/U e	L/R, мс	Время включения, с	Время отключения, с	Число рабочих циклов
DC-PV3	I crit	1,05	1	0,05	а)	100
DC-PV4	I crit	1,05	1	0,05	а)	100
а) См. таблицу М.7.

Поведение контактора во время испытания и его состояние после испытаний работоспособности при критическом токе нагрузки проверяют по 9.3.3.6.6.

М.9.8 Механические свойства

Проверку механических свойств клемм проводят согласно 8.2.4 IEC 60947-1:2007, IEC 60947-1:2007/AMD1:2010 и IEC 60947-1:2007/AMD2:2014 и 9.2.2.

М.9.9 Степень защиты контакторов закрытого исполнения

Проверку степени защиты контакторов и пускателей закрытого исполнения проводят согласно приложению С IEC 60947-1:2007, IEC 60947-1:2007/AMD1:2010.

М.9.10 ЭМС

Электромагнитную совместимость проверяют согласно 9.4.

М.9.11 Зазоры и расстояние утечки

Зазоры и пути тока утечки проверяют для подтверждения соответствия требованиям 8.1.4 (руководство по измерению зазоров и пути тока утечки приведено в приложении G IEC 60947-1:2007).