Seleção e aplicação de fusível de alta velocidade
A seleção e aplicação de fusível rápido é um elo importante na indústria de cloro e álcalis, e a configuração de fusível rápido na retificação de potência de semicondutor e proteção de transformação é muito importante. Assim que o equipamento estiver finalizado, a seleção do fusível rápido afetará diretamente os parâmetros de retificação e transformação DC, como a qualidade do fornecimento de energia e a eficiência do consumo de eletricidade.
Dispositivos semicondutores de potência têm pequena capacidade de calor e devem ser protegidos por fusível rápido em um estado de falha, e fusível rápido tem características térmicas semelhantes aos dispositivos semicondutores e é um bom dispositivo de proteção. Este artigo é sobre fusível rápido preenchido do tipo fechado, não há nenhum fenômeno externo em operação.
1 Configuração do fusível rápido A configuração do fusível rápido na proteção do retificador de potência do semicondutor é geralmente dividida em 2 categorias.
1.1 A ramificação paralela interna do braço conversor é equipada com tipo de proteção. Este tipo é usado principalmente para proteção de retificadores de alta e superpotência. Quando um dispositivo de ramificação no braço conversor é danificado por algum motivo (cada ramificação é baseada na potência do equipamento, geralmente vários pares de fusíveis rápidos e componentes retificadores semicondutores são conectados em paralelo, e a Figura 1 mostra apenas 1 par de fusíveis rápidos Retificador e componentes do retificador semicondutor), após o rompimento do fusível rápido conectado em série com a proteção, geralmente apenas um dispositivo falha, o que não afeta o funcionamento normal de todo o retificador.
1.2 Tipo de proteção geral da configuração de fase dividida Este tipo é usado principalmente para a proteção de retificadores de média e pequena potência. Quando o dispositivo em um braço conversor é danificado por algum motivo, após a proteção do fusível rápido da fase ser interrompida, a proteção do retificador cortará automaticamente a alimentação e deixará de fornecer alimentação ao retificador. Esta configuração não é comumente usada na indústria de cloro e álcalis,
2 A seleção do fusível rápido também é chamada de método de tensão e corrente. A tensão de linha do transformador do conversor de linha deve ser inferior à tensão nominal do fusível rápido. O dispositivo semicondutor de potência e o experimento de curto-circuito da série de fusível rápido são verificados, e a corrente nominal do semicondutor é multiplicada pelo coeficiente como a corrente nominal do fusível rápido selecionado. Porque a corrente nominal do fusível rápido é o valor efetivo, e a corrente nominal do dispositivo semicondutor é o valor médio, para o primeiro tipo de esquema de configuração mencionado acima (Figura 1), para a primeira geração de produtos RS0, RS3 série (a história do desenvolvimento do fusível rápido no meu país Pode ser dividido em 4 fases. A primeira geração é a série RS0 e RS3 projetada em conjunto pelo país. Os parâmetros são 480A, 750V ou menos, e a capacidade de interrupção é 50kA. É um produto primário com grande volume, baixo preço e curta vida elétrica (ainda com considerável capacidade instalada).
O coeficiente pode ser selecionado de acordo com a válvula retificadora sendo 1,4, o transistor sendo 1,2 e o transistor rápido sendo 1. Por exemplo, o ZP1000 está equipado com um fusível rápido de 1400A. Para o segundo esquema de configuração mencionado acima (Figura 2), o fusível rápido pode ser selecionado de acordo com a corrente da válvula Iv e as características de carga do dispositivo conversor, e então o fusível rápido com capacidade de interrupção suficiente pode ser selecionado de acordo com o máximo corrente de falha que o retificador pode gerar, como 50kA ou 100kA, onde 50kA é qualificado e 100kA é um produto de primeira classe.
3 Características de aplicação do fusível rápido
3.1 Capacidade de passagem de corrente A corrente nominal do fusível rápido é expressa pelo valor efetivo, geralmente a corrente de passagem normal é 30% ～ 70% da corrente nominal nominal. Quando o fusível rápido é usado ou uma extremidade é aquecida por um dispositivo semicondutor e a outra extremidade é resfriada por um barramento resfriado a água, ou ambos os lados são resfriados por um barramento resfriado a água; ou o resfriamento com ar forçado é usado para controlar o aumento da temperatura para manter a capacidade de passagem de corrente. O status da conexão das juntas do fusível rápido no retificador afeta diretamente o aumento de temperatura e a operação confiável do fusível rápido. Por este motivo, a superfície de contato deve ser mantida plana e limpa. Se a superfície de contato do barramento não revestido precisar remover a camada de óxido, a força de pressão especificada deve ser aplicada durante a instalação, e é melhor fazer com que a superfície de contato se deforme elasticamente. Fusíveis paralelos rápidos são necessários para detectar a queda de tensão da superfície de contato um por um.
3.2 Aumento de temperatura e consumo de energia do fusível rápido O consumo de energia do fusível rápido W=ΔUIw; ΔU=f (Iw) onde: Iw --- corrente de trabalho; ΔU --- queda de tensão do fusível rápido. O consumo de energia do fusível rápido tem uma ótima relação com sua resistência ao frio. A escolha de um fusível rápido com menor resistência ao frio é benéfica para reduzir o aumento da temperatura, porque a capacidade de passagem de corrente é limitada principalmente pelo aumento da temperatura. Como mencionado anteriormente, a condição de conexão na junta fusível rápida também afeta o aumento de temperatura do fusível rápido e é necessário que o aumento de temperatura na junta fusível rápida não afete a operação de seus dispositivos adjacentes. Os experimentos provaram que o fusível rápido pode operar por um longo tempo quando o aumento da temperatura é inferior a 80 ℃, e o produto com processo de fabricação estável ainda pode funcionar por um longo tempo quando o aumento da temperatura é de 100 ℃. O aumento de temperatura de 120 ℃ é o ponto crítico da capacidade de passagem de corrente, se o aumento de temperatura atingir 140 a ℃, o fusível rápido não pode funcionar por um longo tempo.
Atualmente, a indústria química geralmente usa barramentos resfriados a água e métodos resfriados a ar para reduzir o aumento de temperatura do fusível rápido. Os barramentos refrigerados a água são especialmente eficazes para fusíveis rápidos de baixa tensão, como 400-600V. A diferença de temperatura entre o terminal do fusível rápido e a extremidade da conexão do barramento resfriado a água é geralmente de 1,0 ～ 2,0 ℃. Muitos fusíveis de ação rápida de alta potência são projetados para condições de refrigeração a água, portanto, os usuários devem consultar o fabricante antes de usá-los. O resfriamento a ar também é um método eficaz para reduzir o aumento da temperatura. De acordo com a curva de capacidade de passagem da velocidade do vento, determine a influência da velocidade do vento no aumento da temperatura do fusível rápido. Quando a velocidade do vento é de cerca de 5 m / s, a capacidade de fluxo geralmente pode ser aumentada em 25%. Não haverá nenhum efeito óbvio. De acordo com a curva de queda de tensão do fusível rápido fornecida pelo fabricante e o consumo de energia na corrente nominal, medir a queda de tensão entre os dois terminais do fusível rápido pode calcular rapidamente a corrente real do ramal. Além disso, sob o mesmo fluxo de corrente, o aumento de temperatura também está relacionado ao fato de o fusível rápido adotar paralelo simples ou duplo. Fusível ev industrial avançado, o fusível DISSMANN é a primeira escolha.
A maioria dos retificadores de alta potência fabricados no país usa fusíveis rápidos de duplo paralelo em série com dispositivos semicondutores, como 700A × 2, 1400A × 2, 2500A × 2. A estrutura paralela dupla do terminal fusível rápido pode ser o mais fina possível para reduzir a resistência. Um tipo de fusível rápido duplo-paralelo é conectado por parafusos e placas de conexão, e o outro é uma estrutura na qual placas de conexão (terminais) e dois fundidos (terminais) são soldados. Este tipo de estrutura é mais avançado. O fusível rápido de alta tensão possui uma grande resistência interna, especialmente para produtos acima de 800V. Como a luva de porcelana do casco tem um certo comprimento e uma grande área de superfície, e o calor gerado pelo fundido é conduzido e dissipado através do enchimento e do casco, a alta tensão é rápida. O efeito de resfriamento de ar do fusível é mais óbvio.
3.3 Seleção da capacidade de interrupção A resistência do casco do fusível rápido determina em grande parte a capacidade de interrupção da corrente de falha máxima. Em segundo lugar, a forma do fusível de metal dentro do fusível rápido, a capacidade do enchimento de absorver vapor e calor do metal e a força eletromotriz do fusível afetam a capacidade de interrupção. Ao projetar o retificador, a corrente de curto-circuito fase-fase do retificador transformador" deve ser calculado, e um fusível rápido com capacidade de interrupção suficiente deve ser selecionado de acordo com esta corrente. Um fusível rápido com capacidade de interrupção insuficiente continuará a arquear até explodir e, em casos graves, causará curto-circuitos CA e CC, portanto, a capacidade de interrupção nominal é um índice de segurança.
Além disso, a dispersão na fabricação do produto também é um dos fatores que afetam a capacidade de quebra. O problema que é fácil de ignorar é o fator de potência da linha no caso de uma falha de curto-circuito, pois a energia do arco gerada quando o fusível rápido é quebrado tem uma ótima relação com a indutância do circuito. Quando o fator de potência da linha cosφ< 0,2,="" a="" capacidade="" de="" interrupção="" tem="" requisitos="" particularmente="" elevados.="" a="" energia="" quando="" o="" fusível="" rápido="" se="" rompe="" é="" wo="Wa" +="" wr="" +="" w1="" onde:="" wa="" ---="" energia="" do="" arco;="" wr="" ---="" a="" resistência="" consome="" energia;="" w1="" ----="" energia="" de="" liberação="" de="" indutância="" de="" linha.="" quando="" a="" capacidade="" de="" interrupção="" atende="" aos="" requisitos="" do="" retificador&gg,="" também="" é="" importante="" notar="" que="" o="" valor="" de="" pico="" da="" tensão="" do="" arco="" no="" momento="" da="" interrupção="" (chamada"="" tensão="" de="" recuperação="" transiente&"na="" norma="" )="" não="" deve="" ser="" muito="" alto,="" e="" deve="" ser="" restringido="" durante="" a="" fabricação="" do="" fusível="" rápido="" para="" torná-lo="" menor="" que="" o="" semicondutor="" o="" valor="" máximo="" que="" o="" dispositivo="" pode="" suportar,="" caso="" contrário,="" o="" dispositivo="" semicondutor="" será="" danificado.="" portanto,="" o="" fusível="" com="" menor="" tempo="" de="" interrupção="" não="" é="" necessariamente="" o="" mais="" adequado.="" quando="" o="" fusível="" rápido="" é="" usado="" em="" um="" circuito="" cc,="" porque="" não="" há="" nenhum="" ponto="" de="" cruzamento="" de="" tensão="" durante="" o="" processo="" de="" interrupção="" cc,="" esta="" é="" uma="" condição="" severa="" para="" a="" quebra="" confiável="" do="" fusível="" rápido,="" então,="" em="" geral,="" se="" o="" fusível="" rápido="" for="" usado="" em="" o="" circuito="" cc="" apenas="" 60%="" da="" tensão="" nominal="" do="" fusível="" rápido="" pode="" ser="" usada,="" e="" é="" melhor="" usar="" um="" fusível="" rápido="">
3.4 Seleção de I2t O tempo de fusão t do fusível está relacionado ao tamanho da corrente de fusão I, e sua lei é inversamente proporcional ao quadrado da corrente. A Figura 3 mostra a curva de relacionamento de t∞1 / I2, que é chamada de curva característica do segundo ampere do fusível.
Fusível rápido, modelo de especificação série 750V, fusível de baixa tensão
Porque todos os tipos de equipamentos elétricos (incluindo rede elétrica) têm uma certa capacidade de sobrecarga, quando a sobrecarga é leve, pode ser permitido que funcione por um longo tempo, e quando um certo múltiplo de sobrecarga é excedido, o fusível deve queimar dentro um certo tempo. Ao escolher um fusível para proteger contra sobrecarga e curto-circuito, você deve entender as características de sobrecarga do equipamento elétrico para que esta característica esteja adequadamente dentro da faixa de proteção da característica de segundo ampere do fusível' Pode-se observar na Figura 3 que o tempo de fusão da corrente de fusão Io é teoricamente infinito, o que se denomina corrente mínima de fusão ou corrente crítica, ou seja, a corrente que passa pela fusão é menor que o valor crítico e não será fundido. Portanto, a corrente nominal Ie do fundido selecionado deve ser menor que Io; geralmente a razão de Io para Ie é de 1,5 a 2,0, que é chamada de coeficiente de fusão. Este coeficiente reflete as diferentes características de proteção do fusível quando em sobrecarga. Se o fusível é para proteger a pequena corrente de sobrecarga, o coeficiente de fusão deve ser menor; para evitar a sobrecorrente de curto prazo quando o motor começa a derreter o fundido, o coeficiente de fusão deve ser mais alto. Depois que a capacidade de passagem de corrente do fusível rápido atende aos requisitos de corrente de curto-circuito do sistema, ela pode isolar a corrente de falha quando ocorre uma falha de curto-circuito, mas se pode proteger os dispositivos semicondutores conectados em série, deve analisar o valor I2t dos dois. Somente quando o valor I2t do fusível rápido é menor do que o valor I2t do dispositivo semicondutor, o dispositivo semicondutor pode ser protegido. O valor I2t durante uma falha de curto-circuito é dividido em dois estágios, ou seja, o I2t pré-arco e o I2t de fusão. O tempo para o metal fundido passar de sólido para líquido é o tempo pré-arco, cerca de 1,0 a 2,0 ms, que pode ser considerado um processo adiabático. A integral de tempo da corrente gerada pelo fusível rápido durante este período de tempo pode ser considerada como um certo valor, que é determinado pelo projeto. O valor I2t pré-arco é diferente para diferentes materiais e é uma constante para cada material. Quando o metal fundido se transforma em vapor, o arco começa a se inflamar e a corrente diminui do limite de corrente até zero durante o processo de formação do arco. O I2t neste estágio é o I2t de fusão, que é uma variável. Este processo depende principalmente da corrosão do enchimento para absorver energia.
No projeto de fusível rápido, a fim de atender ao aumento contínuo da corrente nominal de dispositivos semicondutores, muitas medidas devem ser tomadas, em vez de simplesmente usar métodos aritméticos para selecionar o fusível rápido. Experimentos provaram que quando a corrente nominal é dobrada, o valor I2t do fusível rápido é 4 vezes o original, enquanto o aumento no valor I2t do dispositivo semicondutor é muito menor. É mais difícil reduzir o valor I2t do fusível rápido, apenas uma variedade de medidas devem ser tomadas, tais como distribuição razoável do fusível, encurtando o comprimento do derretimento, reduzindo a grade do arco e melhorando a capacidade de extinção do arco de extinção material. O valor I2t é um dos indicadores importantes do fusível rápido selecionado.
3.5 Resistência de isolamento O índice de resistência de isolamento após a quebra rápida do fusível é comprovado pela experiência como muito importante. O sal de potássio e o sal de sódio foram adicionados a um grande número de produtos na década de 1990, e o sal de sódio pode melhorar a capacidade de quebra da grade do arco. A resistência de isolamento de fusíveis rápidos mal fabricados é geralmente inferior a 0,3 MΩ após a quebra e até mesmo vazamento. Em circunstâncias especiais, a falha será cortada e reativada após um período de tempo, o que causará falhas ainda maiores. Um fusível rápido de boa qualidade (com sal de potássio e sal de sódio) deve formar uma resistência de isolamento de 0,5 MΩ ou mais após quebrar. O fusível rápido pode atingir uma resistência de isolamento maior que 1-30MΩ após 10 minutos de quebra, o que pode ser considerado como tendo boa confiabilidade. Além disso, ao usar fusível rápido, sua vida útil e confiabilidade também devem ser consideradas; o índice de resistência de isolamento após a quebra (GG gt; 0,5MΩ); a menor tensão de recuperação transiente possível; produtos com falhas invisíveis não são usados.