馬達控制面板有可能噴出火焰，但是這並非零件故障，而是設計錯誤，忽略了短路電流額定值 (SCCR)。
有些情況由於貨物交付緩慢，在貨物堆積如山，產品材料被迫存放在非理想區域。在生產線附近搬運材料時，如果有人不小心鉤住了連接 10hp 480VAC 感應馬達的電線管。瞬間，堆高機將電線管從正在運轉的馬達接線盒中拉出，導致三相短路。
圖 1：馬達控制面板爆炸模擬圖。
工業控制面板是如何設計的？
公司技術員 Alice 和 Bob 十年前設計了這個控制面板。事實上，這是他們的第一個設計。如今，兩人都承認，他們當時完全不知道自己在做什麼。他們只是照搬了工廠裡其他面板的設計，卻沒有理解底層的短路電流額定值 (SCCR) 安全概念。
像成千上萬的其他技術人員和有抱負的控制面板設計師一樣，他們需要從某個地方開始。平心而論，他們的控制面板已經完美運作了十年，他們的工作做得還不錯。然而，他們卻無意間在系統深處埋下了一個潛在的缺陷。 技術人員 Elmer 無意中用放錯位置的堆高機叉齒進行 SCCR 測試時，這個災難性的缺陷才暴露出來。
什麼是短路電流額定值 (SCCR)？
短路電流額定值 (SCCR) 有兩個通用定義：
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組件級 Component level ：SCCR 是單一設備能夠承受的最大故障電流。這包括電源路徑中的所有組件，例如保險絲、斷路器、接線端子、馬達啟動器、過載繼電器、電線、變壓器、插座和其他載流組件。
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控制面板等級 Control panel level ：SCCR 是控制面板的最大故障電流。它由控制面板中所有組件中最薄弱的環節（組件）決定。
例如，以 Siemens 3RT20262BB40 接觸器 Contractor 為例——圖 2 顯示了一對接觸器，它們配置為三相正反轉馬達控制器。Datasheet 顯示該接觸器可以驅動 480VAC 15hp 的馬達。 21A 的接點可以處理大約 14A 馬達的滿載電流。正如我們開頭所述，Alice 和 Bob 正確地選擇了接觸器。
但是，接觸器必須使用斷路器或保險絲妥善屏蔽。接觸器本身承受 Elmer 三相故障堆高機電流的能力有限。如果沒有適當的上游保護，它就無法承受工廠配電系統的全部額定電流。
設計合理的控制面板不會爆炸！
圖 2：一對 Siemens 3RT20262BB40 接觸器配置為正反轉馬達控制器的影像。
技術提示：當考慮短路保護 (SCCR) 時，應該先從最薄弱的環節來考慮。我們認識到，能量從電力公司的變壓器流向工廠的配電中心，再到控制面板，流經所有控制面板組件，最終到達各個負載。我們也體認到，事情可能會出錯，而且確實會出錯。
如果 480VAC 饋線 feeder 可以提供 100kA 的故障電流，那麼控制面板的設計必須能夠保護自身免受相同的 100kA 故障電流的影響。這就是 Alice 和 Bob 出錯的地方。他們在不知情的情況下設計了一個連接到 100 kA 電源的 20 kA 面板。面板內部是最弱的環節。
砰！
如何提高控制面板的短路保護 (SCCR)？
從概念上講，這很容易，可以考慮安裝的保護裝置包括變壓器、斷路器和保險絲。但在實踐中，要滿足這些需求可能並不容易。
雖然我們設計控制面板時，會根據給定電壓下的 SCCR 來設定，但各個組件的 SCCR 是依賴電壓的。換句話說，SCCR 始終是針對給定電壓定義的。這並不奇怪，因為更高的電壓往往會產生更長更強的電弧，而這些電弧也越來越難熄滅。回想一下，Alice 和 Bob 設計的面板，由於無法熄滅電弧，會產生過熱，最終損壞了面板。
例如，假設我們將匹配的 Siemens S0 frame 3RV20214BA20 斷路器放置在接觸器的上游。這款斷路器非常適合我們的 480VAC 10hp 馬達。但是，我們需要非常小心地使用SCCR。Datasheet 顯示，該系統在 240V 系統中提供 100kA 的保護，但在 500V 系統中僅為 5kA。對於我們所需的 100kA 配電盤來說，這個電流太低了。看來 Alice 和 Bob 已經把自己逼到了絕境，因為很難找到允許通過電流小於 5kA 的 100kA 保險絲。
另一個選擇是，在 RK5 型延時保險絲之前，請選擇更大尺寸的斷路器和接觸器。Siemens 3RV20314SA10 馬達起動保護器 (MSP) 和 3RT20351KB40 接觸器在 500V 系統上的額定電流高達 12kA。根據保守的 UL 508A 方法，像 Littlefuse FLSR030.T 這樣的 30A RK5 延時保險絲提供的峰值允許通過電流為 11kA，剛好夠用在額定電流為 100kA 的配電盤上。要知道，MSP 的額定電流為 12kA，這使得保險絲成為最薄弱的環節。
您需要自行決定是否需要 MSP 和 RK5 保險絲。此外，請務必選擇合適的熱繼電器或固態過載繼電器，並根據需要選擇功率監視器。
技術提示：作為替代方案，您可能需要完全重新設計配電盤，使其能夠在較低電壓下工作。通常，電壓越低，組件選擇就越多，例如將 480V 三相繫統改為 208V 三相繫統時。
圖 3：Siemens 3RV20314SA10 MSP 和 3RT20351KB40 接觸器的圖像僅供參考，請參閱產品規格書。
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