Как рассчитать предохранитель по току. Расчет и выбор плавкого предохранителя: надежная защита электрических цепей

Роль проводника в предохранителе выполняет плавкая вставка, которая при нормальном рабочем токе обеспечивает достаточную проводимость. Но, в случае чрезмерного превышения этого параметра, происходит перегрев с дальнейшим пережогом плавкой вставки.

Подбирается плавкая вставка как по типу защищаемой нагрузки, так и в соответствии с величиной номинального тока. Основным ее параметром является сечение, которое можно рассчитать следующим способом.

Теплота, выделяемая при перегорании проволоки рассчитывается по формуле:

W = I²*R*t

где I – сила тока в проводнике, R – сопротивление, t – время протекания (как правило, выбирается от 0,2 до 2 секунд, в зависимости от защищаемого оборудования).

Также количество теплоты можно выделить через массу проводника, при этом:

W = λ * m

где λ – удельная теплота плавления (выбирается из таблицы 1), а  m – масса проволоки.

Таблица 1.

Из этих формул можно вывести равенство:

I²*R*t = λ * m

Массу круглой проволоки можно вычислить по формуле:

где, π – константа, d – диаметр проволоки, l – длина проволоки, ρ – плотность металла

Если подставить значение массы и вывести диаметр, получим следующую формулу:

если принять, что R = ( ρ * l ) / s, где s — это сечение проводника, тогда получим:

Чтобы избежать утомительных расчетов и изнурительной работы с таблицами для вычисления диаметра плавкой вставки, гораздо удобнее воспользоваться онлайн калькулятором. В котором вам необходимо указать материал проволоки и допустимую величину тока.

Как определить размер предохранителя / провода

Большинство людей догоняют размер провода предохранителя, но как только вы его освоите, это не вызовет слишком много головной боли. Это подробное руководство по плавким предохранителям, объясняющее все, что вам нужно знать о плавких предохранителях и как определить их размер. Мы подробно расскажем обо всех соответствующих деталях и о том, что все это значит, так что вы сразу же перейдете от новичка к профессионалу.

Зачем вам нужен предохранитель?

Основная функция плавкого предохранителя — защитить проводку, но для этого вам нужно будет получить правильный размер провода предохранителя с самого начала, слишком низкий, и он перегорит, слишком высокий, и вы в конечном итоге наносить ущерб всей цепи!

Вещи могут стать действительно ужасными очень быстро, поэтому, чтобы избежать всего этого беспорядка, вам нужно каждый раз обеспечивать, чтобы вы получали предохранитель подходящего размера для работы.Чтобы предохранитель правильно работал и защищал провода, его номинальное значение должно быть примерно в 1,1-1,5 раза больше номинального тока. Также отличная идея — приобрести держатель предохранителя ATC для защиты и установки предохранителя.

Распространенным заблуждением относительно выбора правильного размера предохранителя является то, что он зависит от нагрузки цепи. На самом деле, нагрузка цепи не должна иметь ничего общего с выбором размера предохранителя. Размер предохранителя должен основываться на самом МАЛЕНЬКОМ проводе (наибольшее число датчиков) в цепи.

Как рассчитать номинал предохранителя

Для тех из вас, кто хочет заняться бизнесом, давайте не будем тратить впустую больше времени, вот как вы правильно рассчитаете размер предохранителя в 3 простых шага:

• Определите, какой у вас уже есть измерительный прибор, расположив его на упаковке или просто измерив.
• Используйте следующую таблицу, чтобы определить максимальный ток для любого используемого провода.

• Возьмите максимальное значение тока, полученное из таблицы, и найдите самый большой предохранитель, который вы можете найти, который все еще находится в пределах ограничений.НЕ ПРЕВЫШАЙТЕ ЗНАЧЕНИЯ НА ЭТОЙ ТАБЛИЦЕ! Обычные автомобильные плавкие предохранители существуют в 5A-20A с шагом 5A. Пример: 5A, 10A, 15A, 20A

Определение общей амплитуды вашей цепи

Итак, вы только что купили свои вещи в Oznium и готовитесь планировать установку, пока USPS доставит их к вашей двери. Один из первых вопросов, который нужно задать при планировании установки, — какой размер провода использовать, что впоследствии определит, какой предохранитель использовать.

Не беспокойтесь, если вы потерялись, вы в Oznium, мы здесь вам поможем.

Ток измеряется в амперах, сокращенно до Amps или просто буква A. Из-за слаботочного характера продуктов в Oznium большинство продуктов и таблица, которую я разработал, имеют ток в миллиамперах. или ма для краткости.

напр. 1A равно 1000 мА

Чтобы узнать общую силу тока в вашей конкретной установке, обратитесь к таблице ниже.

Найдите элементы, которые вы устанавливаете, и их текущие требования.Добавьте значения и разделите на 1000, чтобы получить общий ток в амперах. Вы можете использовать это значение в таблице размеров предохранителей выше, чтобы определить минимальный требуемый размер провода.

Вот пример:

Допустим, вы купили комплект с холодным катодом для каждой стороны приборной панели (2 трансформатора), 5 суперфлюксных светодиодов для вентиляционных отверстий и 4,7 ″ гибкую светодиодную ленту для центральной консоли.

Если вы хотите поместить все это в одну цепь, вам нужно знать ток.На основе приведенной выше таблицы каждый трансформатор потребляет 700 мА, каждый светодиод Superflux потребляет 80 мА, а светодиодная полоса — 80 мА

Сложите все это ..

(700 * 2) + (80 * 5) + (80 * 1) ) = 1880 мА в целом.

Затем ..

1880mA / 1000 = 1,88A.

Поместите 1.88A в верхнюю таблицу в этом посте. Эта таблица говорит вам, что для вашей цепи должен быть провод не менее 21 калибра.

Лично я бы пошел с проводом 20-го калибра и предохранителем на 2,5 А.

Если я что-то пропустил или что-то пропустил, поправьте меня в личку, и я исправлю таблицы.

Что такое номинал предохранителя?

Обычно на стороне предохранителя вы найдете номинал предохранителя, который будет указан в амперах. Номинал предохранителя — это величина тока, необходимая для того, чтобы предохранитель перегорел или сломался. Когда это происходит, он останавливает прохождение электроэнергии через электрическую цепь.

Почему предохранители рассчитаны?

Предохранитель является важной информацией, потому что он помогает вам защитить вашу электрическую цепь и поэтому никогда не следует пренебрегать.Каждой электрической цепи потребуется разное количество электрического тока, что для одной электрической цепи может быть слишком большим или слишком маленьким для другой. Делай правильные вещи и защищай свою схему.

Надеемся, что это руководство поможет вам быстро и безопасно установить все продукты здесь, в Oznium.

Любой, кто нуждается в дополнительной информации или имеет конкретные или более сложные установки, не стесняйтесь связаться или оставить вопрос ниже.

Прочтите общие вопросы и ответы по предохранителю ATC для светодиодов

Как выбрать предохранитель? Инструменты КИПиА

Несмотря на то, что необходимо тщательно проектировать электрические и электронные схемы; могут возникать перегрузки по току в виде коротких замыканий и перегрузок.

Единственная цель предохранителей и автоматических выключателей — защитить персонал и / или оборудование от серьезного вреда при возникновении перегрузки по току.

Эта статья предназначена для того, чтобы помочь лучше понять различные параметры защиты от перегрузки по току и правильное применение защитных устройств.

В этой статье дается базовое понимание принципов и приложений перегрузки по току, но оно не предназначено для замены принципов надежной разработки или замены тестирования конкретных приложений.

Перегрузка по току

Перегрузка по току — это состояние, которое существует в электрической цепи при превышении тока нормальной нагрузки. Две основные формы перегрузки по току — это перегрузки и короткие замыкания.

Предохранители и автоматические выключатели Основная роль в цепи заключается в защите персонала и оборудования от опасных перегрузок по току.

Короткое замыкание

Короткое замыкание — это состояние перегрузки по току, когда в цепь вводится ненормальная цепь с низким сопротивлением.

Этот путь с низким сопротивлением обходит нормальную нагрузку и может создавать очень высокие токи (до 1000 раз больше нормального тока в некоторых условиях).

В нормальных условиях типичная цепь может быть описана законом Ома следующим образом:

При возникновении короткого замыкания создается низкоомный ненормальный путь, который вызывает увеличение тока цепи при увеличении сопротивления цепи. уменьшилось.

Ток при возникновении короткого замыкания может в 1000 раз превышать нормальный ток в цепи. Принципиальная электрическая схема короткого замыкания показана ниже:

Перегрузка

Перегрузка — это состояние перегрузки по току, при котором ток превышает нормальную полную нагрузочную способность цепи, но при отсутствии неисправности (короткое замыкание ) настоящее.

Состояние кратковременной перегрузки (также известное как пусковые токи) также может возникать, когда цепь сначала инициализируется из-за зарядки конденсатора и / или запуска двигателя.Схема цепи перегрузки показана ниже:

Чтобы выбрать правильное защитное устройство, необходимо учитывать следующие параметры и критерии:

1. Каков нормальный рабочий ток цепи?
2. Какое рабочее напряжение?
3. Является ли цепь переменного или постоянного тока?
4. Какая рабочая температура окружающей среды?
5. Каков доступный ток короткого замыкания?
6. Какое максимально допустимое значение I²t?
7. Доступны ли пусковые токи?
8. Используется ли защитное устройство для защиты от короткого замыкания, перегрузки или для обоих?
9. Какие ограничения по физическим размерам?
10. Является ли плата для поверхностного монтажа или сквозной?
11. Должен ли предохранитель быть «заменяемым на месте»?
12. Является ли сбрасываемость проблема?
13. Какие разрешения органов безопасности необходимы?
14. Как я буду монтировать устройство?
15. Каковы соображения стоимости?

Каков нормальный рабочий ток цепи?

Для того, чтобы выбрать правильную силу тока предохранителя, вам сначала необходимо узнать постоянный ток цепи при полной нагрузке при температуре окружающей среды 25º C (68º F).

После определения текущего значения следует выбрать номинал предохранителя, равный 135% от этого значения (переход к следующему стандартному значению).

Например, если нормальный ток в установившемся режиме рассчитан на 10 А, то следует выбрать номинал предохранителя 15 А [10 А х 135% = 13,5 А, следующий больший стандартный размер — 15 А].

Важно отметить, что если предохранитель предназначен для использования в среде с, возможно, очень высокой или низкой температурой окружающей среды, то номинальный ток предохранителя должен быть измерен значительно выше или ниже.

Какое рабочее напряжение?

Основное правило заключается в том, что номинальное напряжение предохранителя всегда должно превышать номинальное напряжение цепи, которую он защищает.

Например, если напряжение цепи составляет 24 В, то номинальное напряжение предохранителя должно быть выше 24 В (да … оно может составлять 250 В … только до тех пор, пока оно выше, чем напряжение в цепи).

Является ли цепь переменного или постоянного тока?

Существуют два различных типа цепей переменного (переменного тока) и постоянного тока (постоянного тока).

Переменное напряжение — это то, что вы обычно найдете в своем доме от электросети. Энергия переменного тока создается главным образом с помощью движущихся машин, таких как генераторы, и подается через электрическую сеть.

Питание постоянного тока обычно используется в электронике и автомобильной промышленности. Питание постоянного тока обычно создается с помощью химической реакции (как батареи и солнечные элементы) или преобразованной мощности переменного тока за счет использования источников питания переменного тока в постоянный.

При переменном токе ток и напряжение колеблются взад и вперед.Это колебание помогает быстро очистить предохранитель. С другой стороны, мощность постоянного тока не колеблется, поэтому предохранитель должен найти другие средства для очистки при открывании.

Из-за этих различий некоторые предохранители специально предназначены для использования в системах постоянного тока (например, в автомобильных предохранителях). Некоторые предохранители переменного тока могут использоваться в приложениях постоянного тока, однако в этих случаях может быть снижение напряжения.

Какая рабочая температура окружающей среды?

Температура окружающей среды — причудливый способ сказать «наружный воздух», окружающий предохранитель.Обычно предохранители проверяются в «лабораторных условиях» органами безопасности, такими как UL и CSA. Лабораторные условия почти всегда устанавливаются на 25 ° C или 77 ° F. К сожалению, большинство реальных условий не такие, как в лаборатории.

Предохранители — это термочувствительные устройства, которые подразумевают, что он потребляет тепло (через сверхток), чтобы расплавить предохранитель внутри предохранителя. Чем больше тепла… тем быстрее требуется плавить плавкий элемент… тем меньше тепла… тем дольше требуется плавить плавкий элемент.

Если предохранитель будет подвергнут воздействию температуры, превышающей 25 ° C, то силу тока предохранителя необходимо будет увеличить, чтобы компенсировать более высокую температуру (чтобы избежать «ложного срабатывания»). Аналогично, если предохранитель будет использоваться при более низкой температуре, то силу тока предохранителя необходимо уменьшить (иначе он может никогда не сработать).

Эмпирическое правило заключается в том, что на каждые 20 ° C выше или ниже температуры предохранитель следует переоценивать выше или ниже на 10-15%.

Пример замены предохранителя при наличии более высоких температур окружающей среды:

И наоборот, если предохранитель предназначен для использования в условиях экстремально низких температур, предохранитель должен иметь более низкую номинальную мощность, чем в нормальных условиях.

Пример замены предохранителя при более низкой температуре окружающей среды:

Каков доступный ток короткого замыкания?

Доступный ток короткого замыкания — это измеренный или рассчитанный ток, который может подаваться в цепь источником питания при наличии короткого замыкания.Эта информация чрезвычайно важна, поскольку устройство защиты от сверхтоков имеет ограниченную возможность безопасного размыкания цепи при возникновении неисправности. Поэтому величина доступного тока повреждения является важной информацией для выбора подходящего защитного устройства.

Доступный расчет короткого замыкания может быть очень сложным и, как правило, должен предоставляться квалифицированным инженерам для расчета. Эти расчеты, как правило, основаны на следующих факторах:

• Какой ток короткого замыкания доступен от коммунального предприятия?
• Каково сопротивление проводки от электросети до части оборудования, где установлен предохранитель?
• Каково внутреннее сопротивление элемента оборудования, в котором установлен предохранитель

Как только все эти факторы известны, инженер может рассчитать доступный ток короткого замыкания на предохранитель.

Предохранитель должен быть выбран так, чтобы иметь более высокое номинальное значение короткого замыкания, чем то, что имеется в цепи (в противном случае предохранитель может взорваться и нанести большой вред людям и оборудованию!)

Каково максимально допустимое значение I²t?

Все устройства защиты от сверхтоков требуют определенного времени «реакции», когда они размыкаются, чтобы устранить неисправность цепи. В течение времени, необходимого для открытия предохранителя, через предохранитель течет энергия. Эта энергия измеряется в I²t.В «время реакции» предохранителя есть две части.

1) Время, необходимое для плавления плавкого элемента (также известное как время плавления, T _м )

2) Время, необходимое для гашения электрической дуги (также известное как время искрения, T _a )

Общее время открытия ошибки известно как общее время очистки. T _c + T _м + T _a

В течение этого времени очистки происходит подача энергии на предохранитель. Затем нижестоящие компоненты подвергаются воздействию этой экстремальной энергии, когда она проходит через предохранитель (хотя бы в течение нескольких миллисекунд).

Для того, чтобы указать правильный предохранитель или автоматический выключатель в цепи, инженер должен знать возможности выдерживания компонентов цепи ниже по потоку и выбрать предохранитель, чья энергия пропуска ниже, чем у этих компонентов.

Доступны ли пусковые токи?

В зависимости от схемы, бывают случаи, когда требуется большой ток при включении оборудования. Типы компонентов, которые могут вызвать этот тип быстрого запуска, включают двигатели, вентиляторы и конденсаторы.

Пусковой ток может быть в 6-10 раз выше, чем нормальный ток (например, обычный телевизор может потреблять 3А, но пусковой ток может достигать 30А). Эти токи обычно безвредны и проходят в течение 1-2 секунд после запуска.

Во время пуска предохранитель не должен открываться. Указанный плавкий предохранитель в этом случае должен быть плавким предохранителем с задержкой по времени, позволяющим элементу оборудования запускаться должным образом без случайного открытия плавкого предохранителя при возникновении перегрузки по току.

Используется ли защитное устройство для защиты от короткого замыкания, перегрузки или для обоих?

Если устройство должно использоваться в качестве защиты от короткого замыкания, предохранитель или автоматический выключатель должны быстро прервать неисправность (обычно менее 4 миллисекунд), чтобы обеспечить максимальную защиту оборудования и персонала.

Если предохранитель или автоматический выключатель предназначен только для защиты от перегрузки, то реагирование на перегрузку по току может быть намного медленнее — секунды или даже минуты по сравнению с миллисекундами…

Все предохранители в той или иной форме имеют короткую форму -защита цепи, а также защита от перегрузки, тогда как многие автоматические выключатели, однако, защищены ТОЛЬКО от перегрузки и не имеют возможности защитить от опасных коротких замыканий.

Какие ограничения по физическим размерам?

Часто предохранитель или автоматический выключатель необходимо устанавливать в месте с ограничениями по физическим размерам.

Именно по этой причине производители предохранителей и автоматических выключателей создали широкий выбор компонентов с различными физическими размерами. Как правило, однако, есть компромиссы, которые должен учитывать инженер.

Вообще говоря, чем меньше предохранитель, тем меньше ток и / или возможности, которые могут иметь предохранитель или автоматический выключатель. Например, сверхминиатюрный плавкий предохранитель может быть ограничен 15 А, где в качестве большего предохранителя со стеклянной трубкой 1/4 «x 1 1/4» может разместиться до 40 А.

Кроме того, хотя предохранитель может быть меньше, соответствующий держатель предохранителя может быть значительно больше, добавляя к рассмотрению.

Является ли плата для поверхностного монтажа или сквозной?

Существует несколько различных вариантов как для поверхностных, так и для сквозных предохранителей.

Предохранители для поверхностного монтажа могут иметь различные размеры: от упаковки 6125 (6,1 х ​​2,5 мм) до упаковки 0603 (0,6 х 0,3 мм).

Варианты сквозных отверстий еще больше с опциями с осевыми выводами, доступными для всех наших стандартных стеклянных и керамических предохранителей, а также для различных тонкостенных и микроплавких предохранителей.

Эти же опции доступны и в самовосстанавливающихся предохранителях.

Кроме того, монтаж предохранителей также может сыграть свою роль в решении проектировщиков, особенно если этот предохранитель необходимо заменить на месте.

Должен ли предохранитель быть «заменяемым на месте»?

Предохранители предназначены для размыкания цепи при возникновении перегрузки по току; будь то короткое замыкание или перегрузка. Необходимо принять решение инженера относительно того, должен ли предохранитель заменяться в полевых условиях.

Основная причина создания заменяемого предохранителя — это просто удобство для конечного пользователя в том, что касается восстановления работоспособности оборудования.

Причины отказа от замены предохранителя имеют две причины:

1. Изготовителю может быть значительно дороже включать держатель предохранителя, чем напрямую паять предохранитель в или на печатную плату
2. . производитель может не захотеть, чтобы конечный покупатель получил доступ к внутренней части оборудования, чтобы заменить предохранитель по вопросам ответственности.Это особенно верно, когда причиной проблемы, прежде всего, было короткое замыкание.
3. Производитель может иметь некоторые «запланированные устаревшие» из своих частей и может захотеть заменить всю печатную плату вместо того, чтобы кто-то заменил только предохранитель

Является ли сбрасываемость проблема?

Имеются одноразовые предохранители и предохранители сбрасываемого типа, доступные для инженера.

Предохранители обоих типов обеспечивают защиту от короткого замыкания и перегрузки.Восстанавливаемые предохранители ограничены для применения в цепях ниже 9 ампер (при 12 В) и даже меньшего тока при более высоких напряжениях.

Автоматические выключатели также могут обеспечивать возможность сброса и могут варьироваться от 1А до 6000А.

Одноразовые предохранители, как следует из их названия. Как только они призваны действовать, внутренняя связь расплавляется, и предохранитель необходимо заменить. Только из-за того, что предохранитель заменен, в цепи все еще может быть короткое замыкание или перегрузка, что также может привести к размыканию вновь замененного предохранителя.Следует позаботиться о том, чтобы устранить любую проблему, которая могла возникнуть при первом открытии предохранителя… до , заменив открытый предохранитель новым.

Какие разрешения органов безопасности необходимы?

Существует целый алфавитный суп всемирных агентств по безопасности. UL, CSA, IEC, CCC, PSE, VDE, Nemko, Semko и TUV являются одними из самых популярных агентств.

Разрешения агентства, необходимые производителям, зависят исключительно от того, какое оборудование они производят и где в мире они надеются продать свое оборудование.

Предохранители обычно доступны с несколькими разрешениями (например, UL и CSA). Даже в пределах одного агентства может быть несколько типов одобрений, таких как листинг UL против признанного UL. ,

Некоторое оборудование не требует каких-либо разрешений агентства, например, многие автомобильные или низковольтные приложения.

Самая большая проблема, связанная с утверждением агентства по безопасности для предохранителей, заключается в том, что существует несколько различных методик и стандартов испытаний в зависимости от агентства.Это может означать две разные характеристики предохранителя для того, что очевидно является одним и тем же предохранителем и / или применением.

Как будет установлен предохранитель?

Одним из наиболее осторожных соображений, которые необходимо учитывать, является установка предохранителя в цепи. Есть несколько вариантов под рукой:

1. Прямой припой — в этом методе предохранитель непосредственно припаян к печатной плате или на нее. Недостатком этой конструкции является отсутствие заменяемых на месте деталей, что подробно обсуждается в разделе 11, но при этом способе монтажа стоимость может быть значительно снижена.
2. Зажимы предохранителей — Зажимы предохранителей относительно недороги и допускают замену в полевых условиях. Фиксаторы обычно устанавливаются на печатной плате, поэтому любая попытка замены предохранителя потребует открытия конечного пользователя части оборудования. Кроме того, снятие предохранителя с печатной платы без отключения источника питания может привести к поражению электрическим током при касании предохранителя. Предохранители доступны для всех «трубчатых» предохранителей, а также для микрофуз. Обычно зажимы ограничены током 15А от нормального тока.Зажимы предохранителей, как правило, не перечислены или не признаны никакими агентствами безопасности.
3. Держатели предохранителей, монтируемые на панели — Держатели предохранителей, монтируемые на панели, обеспечивают легкий доступ конечного пользователя для замены предохранителя в полевых условиях. Держатель предохранителя для монтажа на панель защищен от ударов, что означает, что предохранитель удаляется при снятии крышки держателя предохранителя, что исключает возможность поражения электрическим током. Держатели предохранителей, как правило, проверяются и утверждаются органами безопасности, такими как UL и CSA. Держатели предохранителей обычно доступны до 30А.
4. Блоки предохранителей — Блоки предохранителей похожи на зажимы, но их не нужно устанавливать на печатной плате. Плавкие предохранители, установленные в блоках предохранителей, обычно доступны только при открывании части оборудования, что может привести к поражению электрическим током, если оборудование не отключено от источника питания. Блоки предохранителей — один из немногих способов установки предохранителей большой силы тока.
5. Встроенные держатели плавких предохранителей — Встроенные держатели плавких предохранителей обычно используются как часть узла жгута проводов или там, где отсутствует поверхность для крепления другого типа держателя плавкого предохранителя.Встроенные держатели предохранителей обычно доступны до 100 А в приложениях с низким напряжением и до 30 А в приложениях с высоким напряжением.

Каковы соображения стоимости?

Расходы могут отличаться на несколько градусов в зависимости от размера, производительности и монтажа предохранителя. Вообще говоря, чем больше предохранитель; больше всего это будет стоить (из-за более высоких материальных затрат на изготовление предохранителя).

Рабочие характеристики конкретного плавкого предохранителя также являются ценным фактором.Низковольтный автомобильный предохранитель может составлять часть стоимости по сравнению со сверхвысокоскоростным керамическим предохранителем на 500 В, который рассчитан на 10А.

Одобрение агентства безопасности также увеличит общую стоимость предохранителя.

Одной из самых больших затрат на предохранитель является держатель предохранителя. Типичный держатель предохранителя для монтажа на панели может стоить в 10 раз дороже, чем сам предохранитель.

Номинальный ток короткого замыкания (SCCR) и выбор предохранителя

Защита электрических компонентов от тока короткого замыкания необходима при проектировании электрической панели. Но что такое номинальный ток короткого замыкания (SCCR) электрических компонентов? Более конкретно, как рассчитывается ПКАП?

В этом посте будет подробно описана процедура определения SCCR системы с акцентом на различия между системами с прямым и изолированным трансформатором.

Что такое SCCR устройства и / или системы?

Номинальный ток короткого замыкания представляет собой максимальную среднеквадратическую величину (среднеквадратичное значение) тока, которую может выдерживать электрический компонент при использовании устройства защиты от сверхтока, такого как предохранитель, или в течение заданного периода времени при указанном напряжении. Рейтинг SCCR применяется как для отдельных электрических компонентов, так и для целых электрических сборок или систем.

На рисунке 1 ниже показана форма сигнала переменного тока после возникновения ситуации тока повреждения.

Рисунок 1. Поведение сигнала переменного тока после короткого замыкания (Источник: Littelfuse, 2007)

При выборе подходящего плавкого предохранителя важно учитывать пиковый сквозной ток, I _{пиковый} (Ампер) и номинальное плавление, I ² т (Квадрат Ампера), номинальные значения.

Пиковое значение I — это пиковое значение тока, которое предохранитель пропустит до очистки. Значение I ² т — это количество тепловой энергии, необходимое для плавления плавкого элемента.

На рисунке 2 ниже показаны опубликованные Лабораториями страховщиков (UL) максимально допустимые значения I _{пиковых} и I ² т для предохранителей при уровнях тока повреждения 100 кА и 200 кА.

Рисунок 2: Максимально допустимые значения UL Ipeak и I2t для различных типов предохранителей (Источник: Littelfuse 2010) Определение доступного тока короткого замыкания позволяет правильно выбрать предохранители во всей системе. Знание того, какой ток пропустит предохранитель во время неисправности, помогает инженерам спроектировать безопасные электрические щиты и одновременно защитить подключенное оборудование от пожара.

Основная роль предохранителя заключается в предотвращении возгорания оборудования, а не в защите самого оборудования от повреждений. Доступный ток короткого замыкания в данной точке в электрической системе может быть определен путем анализа компонентов, которые находятся выше по течению от точки электропитания.

Требования к прямой подаче

Номинальные значения SCCR системы управления двигателем определяются путем изучения максимальных номинальных характеристик отдельных устройств, подключенных к отдельным ответвленным цепям.Устройство с самым низким рейтингом становится ограничивающим фактором.

На рисунке 3 ниже показан пример схемы разветвленной цепи, питаемой от трехфазного источника питания 460 В.

Рисунок 3: Пример схемы трехфазного ответвления

SCCR ответвления 1 составляет 10 кА из-за значения SCCR автоматического выключателя в литом корпусе (MCCB). Принимая во внимание, что ПКАП Филиала 2 — 15 кА, являющийся результатом MCCB. Следовательно, Ветвь 1 является ограничивающим фактором. Эта система управления двигателем может питаться от цепи с максимальной мощностью 10 кА.

Фидерная цепь состоит из плавкого переключателя с номиналом 200 кА, который внутри подключен к распределительному блоку с номиналом 10 кА. Поэтому распределительный блок ограничивает комбинацию до 10 кА для фидера.

Однако плавкие предохранители, которые помещены в плавкий предохранитель, могут быть выбраны так, чтобы они ограничивали доступный пиковый ток. Для комбинированного FLA системы требуется предохранитель на 60 А. В качестве примера, выбор 60-амперного предохранителя RK5 ограничил бы пиковый сквозной ток до 21 кА при подключении к системе, способной на 100 кА, как определено на рисунке 2.

Однако, это на 11 кА больше тока, чем то, с чем способны работать ответвительные цепи.

Лучшим выбором был бы предохранитель класса J с пиковым током пропуска всего 10 кА. При использовании плавкого предохранителя 60A класса J доступный пиковый ток на стороне нагрузки плавкого предохранителя составляет всего 10 кА, что в свою очередь удовлетворяет ограничению в 10 кА распределительного блока и MCCB в ответвлении 1. В результате вся система может быть подключена к источник питания с номиналом 100 кА.

Важно отметить, что производители предохранителей часто публикуют более низкие пиковые значения пропускания для своих предохранителей, чем то, что указано в таблице UL на рисунке 2.Однако при проектировании системы распределения должны использоваться значения UL, а не значения, определенные производителем, поскольку они считаются наихудшими.

Системы управления двигателями переменного тока, питаемые от изолирующего трансформатора, тип и размер предохранителя определяются доступным током короткого замыкания изолирующего трансформатора. Чтобы выбрать правильное плавление, сначала необходимо определить доступный ток короткого замыкания трансформатора.

фидеры с изолирующими трансформаторами

Максимально допустимый размер предохранителя определяется UL и далее Национальным электрическим кодексом NEC.Согласно Национальному электрическому кодексу (NFPA-70 или CSA 22.1), согласно статье 450-3 (B) NFPA-70 (аналогичные утверждения можно найти в CSA 22.1), максимальный размер предохранителя определен в таблице 450.3 (B). с номиналом не более 125% от номинального вторичного тока.

В случае нескольких вторичных обмоток это номинальное значение обмотки, из которой поставляется устройство. Предохранитель трансформатора заменяет номинал предохранителя управления двигателем переменного тока; потому что значение, требуемое для трансформатора, часто ниже максимального значения, с которым проверялось управление двигателем переменного тока.

Необходимо сделать еще один шаг для обеспечения правильного выбора предохранителя. Изолирующий трансформатор ограничивает доступный ток короткого замыкания системы. При ограниченном доступном токе короткого замыкания пикового тока может быть недостаточно для сброса предохранителя в случае неисправности.

Для адекватной защиты предохранитель должен мгновенно отключаться, с верхним пределом времени очистки в течение первой половины цикла волны переменного тока (т.е. приблизительно 10 мсек). Следовательно, необходимо определить величину тока короткого замыкания, имеющегося на вторичной обмотке изолирующего трансформатора.

Пример размеров

Рассмотрим следующий пример для правильного выбора предохранителя. Приложение 460В использует изолирующий трансформатор, рассчитанный на 34 кВА, фильтр гармоник KEB, блок регенерации KEB R6 и привод лифта KEB F5.

Поскольку доступный ток короткого замыкания изолирующего трансформатора неизвестен, его необходимо рассчитать. Для расчета номинального тока вторичной обмотки трансформатора наряду с совокупным доступным током короткого замыкания можно использовать следующие уравнения…

1a — Пример расчета вторичного тока

Ток вторичной обмотки можно рассчитать, используя номинальную мощность 34 кВА изолирующего трансформатора, питаемого от линии 460 В.Уравнение (1a) становится следующим…

1b — Пример расчета вторичного тока

Размер предохранителя не должен превышать 125% от номинального тока вторичной обмотки. Из уравнения (2) ниже, 125% от вторичного номинального тока составляет 53,3 ампер.

2 — Пример расчета вторичного тока

Затем необходимо определить доступный ток короткого замыкания на трансформаторе. Это можно рассчитать путем определения общего доступного тока короткого замыкания.

Общий ток короткого замыкания

Для защиты от токов короткого замыкания, ограниченных изолирующим трансформатором, необходимо оценить необходимый ток, который предохранитель должен мгновенно отключить.Для этого необходимо определить общий доступный ток короткого замыкания магистральной линии и изолирующего трансформатора.

В приведенной ниже таблице 2 приведены сводные данные расчетов тока короткого замыкания, за которыми следуют подробные расчеты для определения доступного тока короткого замыкания изолирующего трансформатора.

Для расчета доступного тока короткого замыкания магистрали и трансформатора можно использовать следующие уравнения.

3a — Пример расчета вторичного тока

Предполагая, что основная линия имеет ток 400 А и импеданс 0.5% экв. (3а) становится следующим…

3b — Пример расчета вторичного тока

Далее ток трансформатора можно рассчитать по следующему уравнению…

4a — Пример расчета вторичного тока

Предполагается, что трансформатор имеет номинальную мощность 34 кВА. (4а) становится следующим…

4b — Пример расчета вторичного тока

Далее, доступный ток короткого замыкания трансформатора может быть рассчитан по следующему уравнению…

5a — Пример расчета вторичного тока

Предполагая, что трансформатор имеет номинальное сопротивление 5% и ток 43 ампер.(5а) становится следующим…

5b — Пример расчета вторичного тока

Теперь, когда рассчитан доступный ток короткого замыкания трансформатора, необходимо выбрать подходящий предохранитель. Чтобы выбрать правильный размер предохранителя, сверьтесь с опубликованными кривыми выдувания предохранителя.

Кривые плавкого предохранителя

Как правило, производители предохранителей

публикуют данные о производительности своих предохранителей, чтобы помочь клиентам выбрать подходящий размер. Эти данные о производительности, как правило, различаются у разных производителей, поэтому обязательно ознакомьтесь с данными производителя, прежде чем выбрать предохранитель.

Для этого применения должны использоваться предохранители класса J. На рисунке 4 ниже показаны рабочие характеристики предохранителей Mersen Time Delay класса J (Mersen Electrical Power, 2002).

Рисунок 4: Время плавления предохранителя класса J с выдержкой времени — кривая тока (Источник: Mersen Electrical Power, 2002) На рисунке 5 ниже показаны рабочие характеристики высокоскоростных предохранителей Mersen класса J (Mersen Electrical Power, 2003).

Рисунок 5: Время плавления плавкого предохранителя класса J — кривая тока (Источник: Mersen Electrical Power, 2003)

Как видно из рисунка 4, для плавких предохранителей класса J с выдержкой времени, рассчитанных на 50 А и 60 А, требуется 800 А и 950 А, соответственно, для очистки в течение 10 мс.Для сравнения, как видно на рисунке 5, для высокоскоростных предохранителей класса J, рассчитанных на 50А и 60А, требуется 400А и 500А, соответственно, для очистки в течение 10 мс.

Предохранители с временной задержкой класса J не обеспечивают достаточной защиты от короткого замыкания, так как доступный ток короткого замыкания может быть недостаточно высоким, чтобы отключить предохранитель в течение половины цикла, и поэтому не должен использоваться в этом приложении. Высокоскоростные предохранители класса J — намного более безопасный вариант, обеспечивая требуемые токи очистки до 1 мс. В соответствии с рисунком 5 для предохранителей 50 А и 60 А требуется 675 А и 850 А соответственно, чтобы очистить 1 мс.

Напомним, что доступный ток короткого замыкания от изолирующего трансформатора составляет 860 А. Предохранитель на 60 А для высокоскоростного класса J находится на небольшом расстоянии (850 А) от доступного тока короткого замыкания от изолирующего трансформатора (860 А). Учитывая эту информацию, предохранитель 50A High Speed ​​Class J — лучший выбор для обеспечения адекватной защиты от короткого замыкания.

Для лучшей защиты электрических компонентов KEB рекомендует использовать предохранители Mersen High Speed ​​Class J. Эти предохранители могут заменить стандартный предохранитель класса J; однако они работают как полупроводниковый предохранитель.

Если вы хотите узнать больше о решениях KEB для управления и автоматизации, вы можете связаться с нами через страницу Контакты.

Источники

Рисунок 1: Littelfuse. (2010). Поведение сигнала переменного тока после короткого замыкания. [Цифровое изображение] Получено 17 сентября 2017 года.

Рисунок 2: Littelfuse. (2010). Максимально допустимые значения UL I _{пиковые} и I ² т для нескольких типов предохранителей.[Цифровое изображение] Получено 17 сентября 2017 года.

Рисунок 4: Mersen Electrical Power. (2002). Время плавления плавкого предохранителя класса J класса High Speed ​​- кривая тока. [Цифровое изображение] Получено 17 сентября 2017 года.

Рисунок 5: Mersen Electrical Power. (2003). Время плавления плавкого предохранителя класса J класса High Speed ​​- кривая тока. [Цифровое изображение] Получено 17 сентября 2017 года.

,

Как предохранить вашу солнечную систему

Стивен Клифтон

Технический представитель

При подключении вашей системы Renogy, лучший способ добавить защиту — использовать предохранители или автоматические выключатели. Предохранители и автоматические выключатели используются для защиты проводки от перегрева, а также защитить все устройства, подключенные к системе, от возгорания или попадания поврежден в случае короткого замыкания. Они не нужны для запуска системы правильно, но мы всегда рекомендуем использовать предохранители или автоматические выключатели для безопасности цели.Есть три разных места, которые мы рекомендуем установить предохранители или прерыватели: во-первых, между контроллером заряда и аккумулятором, во-вторых, между контроллером заряда и солнечными батареями, а третье будет между аккумулятор и инвертор.

К определить необходимый размер предохранителя между контроллером заряда и батареей просто сравните номинал тока на контроллере заряда. Например, если вы есть один из наших контроллеров заряда 40Amp, мы рекомендуем использовать 40Amp предохранитель.

второй предохранитель между вашими солнечными батареями и контроллером заряда немного разные, чтобы выяснить. Размер этого предохранителя зависит от того, сколько солнечных панели у вас есть и как они связаны (последовательно, параллельно или серия / параллельный). Если панели соединены последовательно, напряжение каждого панель добавлена, но сила тока остается прежней. Например, если у вас есть четыре Панели мощностью 100 Вт, соединенные последовательно, каждая вырабатывает 20 вольт и 5 ампер, общее Выход будет 80 вольт и 5 ампер.Затем мы берем общую силу тока и умножьте его на коэффициент безопасности 25% (5A x 1,25), что дает нам номинал предохранителя 6,25А или 10А, если мы округлим. Если у вас есть параллельное соединение, где сила тока на панелях складывается, но напряжение остается прежним, вы бы нужно сложить силу тока каждой панели, а затем мы добавляем 25% отраслевое правило выяснить размер предохранителя. Например, если вы подключили четыре панели мощностью 100 Вт параллельное соединение, каждая панель производит около 5 ампер, поэтому мы будем использовать это уравнение (4 * 5 * 1.25) = 28,75 А, поэтому в этом случае мы рекомендуем Предохранитель на 30 А

последний предохранитель, который мы рекомендуем в системе, будет, если вы используете инвертор. Этот предохранитель будет между вашим инвертором и аккумулятором. Размер предохранителя обычно указывается в руководстве, и большинство инверторов уже имеет в предохранители / прерыватели. Эмпирическое правило, которое мы используем здесь, будет «Непрерывным Ватт / напряжение батареи раз 1,25, например, типичный инвертор 1000 В 12 В потребляет около 83 непрерывных усилителей, и мы добавим коэффициент безопасности 25%, который выходит на 105 ампер, поэтому мы рекомендуем 150А предохранитель.

Это краткое введение и краткое изложение для объединения вашей системы. Есть другие важные аспекты, такие как размер кабеля / длина и типы предохранителей / прерывателей. Мы рекомендуем позвонить нам для получения дополнительной информации!

,