Координация по I²t для полупроводниковых предохранителей 170M
Ключевые факты
- Преддуговое значение I²t охватывает интервал до расплавления элемента и начала горения дуги.
- Полное значение I²t отключения охватывает весь процесс отключения, включая период горения дуги.
- 170M2621 — плавкая вставка на 400 А с квадратным корпусом, приведённая как пример защиты тиристора.
- В опубликованном примере её полное значение I²t отключения составляет 125 000 А²с при 660 В.
- 170M6198 — плавкая вставка 1000 А, 1250 В AC, типоразмер 3, категория aR, с преддуговым значением I²t 450 000 А²с.
- Полное значение I²t отключения 170M6198 составляет 2 150 000 А²с при 1000 В и 2 750 000 А²с при 1250 В.
- Значения I²t необходимо сравнивать при одинаковом напряжении и одинаковых условиях испытаний.
- При координации последовательно включённых вставок сравнивают полное значение I²t отключения нижестоящей вставки с преддуговым значением I²t вышестоящей.
- Для схем с параллельными путями тока допущения о распределении тока должны быть сформулированы явно.
Быстродействующие предохранители выбирают не только для пропускания рабочего тока, но и для ограничения энергии, выделяемой при повреждении. В применениях с полупроводниками соотношение между энергией пропускания предохранителя и стойкостью прибора определяет, будет ли повреждение локализовано до того, как оно вызовет более серьезное повреждение оборудования.
В руководстве объясняется роль I²t плавления и I²t отключения при выборе предохранителей Eaton Bussmann 170M. На опубликованных примерах 170M2621 и 170M6198 показано, почему при сравнении данных необходимо сохранять условия по напряжению и точные обозначения моделей.
1. Что означает I²t при выборе предохранителя
I²t представляет собой интеграл квадрата тока по времени. В технической документации на предохранители обычно различают:
- I²t плавления: интеграл энергии до момента, когда плавкий элемент начинает плавиться и возникает дуга.
- I²t отключения: интеграл энергии за весь процесс отключения, включая интервал горения дуги, до погасания тока.
Для защиты полупроводников значение I²t отключения часто особенно важно, поскольку защищаемый прибор находится под током до завершения отключения. Однако оба значения могут быть значимы для координации с другими предохранителями и элементами цепи.
Сравнивайте значения всегда при применимом напряжении и указанных условиях испытаний. Значение, взятое из столбца для другого напряжения, может оказаться непригодным для рассматриваемой цепи.
2. Пример модели: 170M2621
В руководстве Eaton по применению быстродействующих предохранителей модель Bussmann 170M2621 использована как пример в расчете защиты тиристора. В примере 170M2621 обозначен как предохранитель с квадратным корпусом на 400 А, выбранный для конкретного применения, после чего I²t отключения предохранителя сопоставляется со стойкостью защищаемого тиристора.
Для этого предохранителя в руководстве приведено значение I²t отключения 125,000 A²s при 660 V и показана корректировка для более низкого приложенного напряжения с использованием коэффициента по напряжению изготовителя. Пример полезен тем, что демонстрирует методику, а не тем, что такое же значение можно перенести на другую модель или установку.
При реальном проектировании используйте актуальную техническую документацию и данные изготовителя прибора о стойкости. Не рассматривайте разобранный пример как универсальную рекомендацию по выбору предохранителя.
3. Пример модели: 170M6198
Eaton указывает 170M6198 как предохранитель aR на 1000 А, 1250 В AC, размер 3. В данных по изделию приведены значения I²t для этой модели:
| Параметр | Опубликованное значение |
|---|---|
| I²t плавления | 450,000 A²s |
| I²t отключения при 1000 V | 2,150,000 A²s |
| I²t отключения при 1250 V | 2,750,000 A²s |
| Номинальный ток | 1000 A |
| Номинальное напряжение | 1250 В AC |
| Отключающая способность | 100 кА |
Значения I²t отключения различаются в зависимости от приложенного напряжения. Это прямая причина не сравнивать значения I²t без указания соответствующего напряжения и условий испытаний. Опубликованные значения относятся именно к 170M6198; не переносите их на 170M6197, 170M6248 или любой другой близкий каталожный номер, не проверив данные этой модели.
4. Координация предохранителей полупроводников и линейных предохранителей
В выпрямителе с отдельными предохранителями полупроводников и вышестоящим линейным предохранителем проектировщику может потребоваться обеспечить селективное отключение предохранителя прибора без необоснованного срабатывания предохранителей, защищающих исправные параллельные ветви. В руководстве Eaton по применению рассматриваются эти соотношения координации и примеры расчетов.
Для простой проверки координации при последовательном включении необходимо сопоставить I²t отключения нижестоящего предохранителя полупроводника с I²t плавления вышестоящего предохранителя при сопоставимых условиях. В схемах с параллельными ветвями на анализ влияют допущения о распределении тока и число параллельных ветвей. Также следует учитывать неравномерность распределения тока и число приборов, которые допускается выводить из работы.
Уравнения в реальном исследовании защиты должны соответствовать руководству изготовителя по применению и фактической топологии цепи. Не применяйте упрощенную формулу, не проверив, соответствуют ли ее допущения оборудованию.
5. Практический порядок проверки I²t
- Определите точный каталожный номер предохранителя и актуальную редакцию технической документации.
- Подтвердите напряжение системы и соответствующее номинальное значение для применения AC или DC.
- Установите ожидаемый ток повреждения и условия цепи, принятые в данных изготовителя.
- Получите у изготовителя защищаемого полупроводника данные о его I²t или о стойкости при коротком замыкании.
- Сопоставьте I²t отключения со стойкостью прибора при сопоставимых условиях.
- Проверьте I²t плавления в случаях, когда важна селективность между предохранителями или координация параллельных ветвей.
- Проверьте пиковый ток пропускания, напряжение дуги и другие опубликованные ограничения, если это требуется.
- Проверьте температуру окружающей среды, тепловые условия шкафа, потери мощности и снижение номинала по длительному току.
- Задокументируйте принятые допущения и получите согласование ответственного инженера по силовой электронике.
6. Почему номинального тока недостаточно
Два предохранителя с одинаковым номинальным током могут иметь разные номинальные напряжения, характеристики отключения, конструкции выводов или варианты индикатора. Предохранитель с большим током не является автоматически более безопасным для полупроводника: при повреждении он может пропустить больше энергии. И наоборот, выбор предохранителя с меньшим током без проверки нагрузки и тепловых условий может приводить к ложным срабатываниям.
Цель состоит в согласованной системе защиты: предохранитель должен пропускать требуемый рабочий ток и при этом отключать повреждения в пределах, допустимых для защищаемых компонентов и конструкции оборудования.
Другие руководства по 170M
Все быстродействующие предохранители 170M
Фильтрация всего ряда 170M от FuseStock по току, напряжению и размеру корпуса.
Руководство по предохранителям IGBT 170M1802–170M1869
Семейства 170M на постоянный ток для защиты IGBT и преобразователей, от 25 А до 500 А.
Руководство по предохранителю 170M6723 с торцевыми контактами
Что проверять помимо номинального тока у предохранителя aR на 1400 В AC.
Предохранители 170M на большой ток: 170M6146–170M6249
Модели от 800 А до 1100 А, варианты индикатора и I²t для конкретных моделей.
Поиск моделей 170M на FuseStock
Просматривайте коллекцию 170M на FuseStock по полному каталожному номеру. Для технической экспертизы или запроса цены укажите модель оборудования, напряжение цепи, тип полупроводника и номер исходного предохранителя.
Источники изготовителя
- Руководство Eaton Bussmann по применению быстродействующих предохранителей
- Страница изделия Eaton 170M6198
- Карточка изделия и изображение Eaton 170M2621
- Каталог быстродействующих предохранителей Eaton Bussmann по IEC
Техническое примечание: координация по I²t является инженерным расчетом. Подтвердите все значения по актуальной документации изготовителя и получите квалифицированную проверку перед изменением характеристик предохранителя.
Часто задаваемые вопросы
Чем отличается I²t до начала дуги от полного I²t отключения?
I²t до начала дуги заканчивается в момент расплавления элемента и возникновения дуги; полный I²t отключения отсчитывается до полного прерывания тока, и именно это значение обычно сравнивают с устойчивостью полупроводникового прибора
Почему опубликованные значения I²t меняются в зависимости от напряжения?
Потому что процесс отключения зависит от приложенного напряжения. Для 170M6198 указано 2 150 000 А²с при 1000 В, но 2 750 000 А²с при 1250 В
Можно ли использовать значение из примера 170M2621 для другого предохранителя?
Нет. Значение 125 000 А²с при 660 В относится к этой модели и к этому режиму; оно показывает метод, а не переносимый результат
Как проверяется селективность между предохранителями?
Полный I²t отключения нижестоящего предохранителя сравнивают с I²t до начала дуги вышестоящего предохранителя в сопоставимых режимах, как описано в руководстве по применению производителя
Всегда ли предохранитель с большим номиналом безопаснее для полупроводникового прибора?
Нет. Предохранитель большего номинала может пропустить больше энергии при аварии, поэтому полный I²t отключения по-прежнему необходимо сопоставлять с устойчивостью прибора
Что ещё, помимо I²t, влияет на координацию?
Пиковый ток ограничения, напряжение дуги, температура окружающей среды, тепловые условия внутри корпуса, потери мощности и снижение допустимого тока при непрерывной нагрузке