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Parameterhandbuch für Hochspannungs-Gleichstrom-Sicherungskerne

Der Parameterleitfaden für Hochspannungs-Gleichstrom-Sicherungskerne beschreibt wichtige Auswahlparameter für Sicherungen, einschließlich Systembetriebsspannung, Nennspannung, Nennstrom, Strombegrenzungseigenschaften, Zeit-Strom-Kurve, Betriebsumgebungstemperatur, Spitzenstrom, Spitzenstromdauer, Zeitkonstante und Anwendungsszenarien.

Mit der weit verbreiteten Anwendung von sicherungen In verschiedenen Branchen und angesichts der zunehmenden Komplexität der Arbeitsumgebungen erfordert der Auswahlprozess von Sicherungen eine umfassende Berücksichtigung mehrerer Schlüsselfaktoren. Dieser Artikel befasst sich mit mehreren gängigen Auswahlparametern für Sicherungen, um den Lesern ein besseres Verständnis und eine bessere Anwendung zu ermöglichen.

Systembetriebsspannung (V):

Die Systembetriebsspannung bezeichnet den Spannungsbereich, den alle Geräte und Komponenten in einem Stromkreis aushalten, einschließlich der Sicherung selbst. Die Auswahl der richtigen Systembetriebsspannung ist ein entscheidender Faktor, um sicherzustellen, dass die Sicherung ordnungsgemäß funktioniert und den Stromkreis und die Geräte vor Überlastung und Kurzschlussschäden schützt.

Nennspannung (Vac/Vdc):

Die Nennspannung einer Sicherung bezieht sich auf die höchste Betriebsspannung des Stromkreises, in den die Sicherung eingebaut ist, während sie sich in einem sicheren Betriebszustand befindet, d. h. auf den Spannungsbereich, innerhalb dessen die Sicherung einen sicheren Betrieb aufrechterhalten kann. Dies bedeutet, dass die Nennspannung der Sicherung gleich oder größer als ihre Systembetriebsspannung sein muss. Andernfalls kann es während des Sicherungsbetriebs zu kontinuierlichen Lichtbögen und Spannungsausfällen kommen, die die Integrität des Stromkreises gefährden.

Nennstrom (A):

Das Schmelzelement (Verbindung) einer Sicherung ist speziell dafür ausgelegt, einer bestimmten Strommenge dauerhaft standzuhalten, ohne den Stromkreis zu öffnen. Dies wird als Nennstrom der Sicherung bezeichnet. Mit anderen Worten bezieht sich der Nennstrom einer Sicherung auf den maximalen Stromwert, bei dem die Sicherung sicher funktionieren kann.

Wenn der Strom im Stromkreis den Nennstrom der Sicherung überschreitet, wird die Sicherung aufgrund spezieller, in ihre Konstruktion integrierter Mechanismen aktiviert und unterbricht den Stromkreis, um Geräte und Stromkreise vor Schäden durch Überlastung oder Kurzschluss zu schützen.

Daher muss bei der Auswahl einer Sicherung unbedingt darauf geachtet werden, dass ihr Nennstrom mit dem Nennbetriebsstrom des Stromkreises übereinstimmt, um sowohl unter normalen als auch unter anormalen Betriebsbedingungen einen wirksamen Schutz zu gewährleisten.

Strombegrenzungseigenschaften:

Die während der Unterbrechung des Fehlerstroms in einer Sicherung erzeugte thermische Energie wird üblicherweise in Joule ausgedrückt, allgemein als Amperesekunden (A²s oder I²t) bezeichnet. Sie ist direkt proportional zum Quadrat des Stroms („I“ in Ampere) innerhalb der Betriebszeit („t“ in Sekunden). Die erzeugte thermische Energie wird durch Schmelz-I²t, Lichtbogen-I²t und Lösch-I²t dargestellt.

Schmelzendes I²t: 

Dies ist die thermische Energie, die vom Auftreten des Überstroms bis zum Schmelzen des Sicherungselements durch die Sicherung fließt. Sie entspricht dem Quadrat des quadratischen Mittelwerts des Stroms multipliziert mit der Schmelzzeit (Einheit: Sekunden).

Lichtbogen I²t: 

Dies ist die thermische Energie, die während der Lichtbogenentladungsdauer durch die Sicherung fließt. Sie entspricht dem Quadrat des quadratischen Mittelwerts des Lichtbogenentladungsstroms multipliziert mit der Lichtbogenentladungszeit (Einheit: Sekunden).

I²t löschen: 

Auch als Gesamtsicherungs-I²t bekannt. Dies ist der I²t-Wert, der vom Auftreten des Überstroms bis zur vollständigen Unterbrechung des Stroms durch die Sicherungsvorrichtung fließt. (Lösch-I²t = Schmelz-I²t + Lichtbogen-I²t)

Zeit-Strom-Kurve:

Leitfaden zu den HVDC-Sicherungskernparametern 2

Die Zeit-Strom-Kurve einer Sicherung stellt die Beziehung zwischen der Betriebszeit und der Strombelastung bei unterschiedlichen Stromstärken dar. Diese Kurve wird normalerweise in logarithmischen Koordinaten dargestellt, wobei die horizontale Achse den logarithmischen Wert des Stroms und die vertikale Achse den logarithmischen Wert der Zeit darstellt. Auf der Kurve kann die Betriebszeit mit zunehmendem Strom stark abnehmen, was die Eigenschaft der Sicherung widerspiegelt, bei höheren Strömen schneller zu reagieren.

Wie bestimmt man die Schmelzzeit der Sicherung?

Um die Schmelzzeit einer Sicherung zu bestimmen, ermitteln Sie zunächst den Fehlerstrom. Suchen Sie dann die Position des Fehlerstroms auf der X-Achse (Punkt A). Verlängern Sie als Nächstes den Punkt A vertikal, bis er die Zeit-Strom-Kurve des Nennstroms der Sicherung schneidet (Punkt B). Verschieben Sie Punkt B schließlich horizontal an die entsprechende Position auf der Y-Achse (Punkt C), die die dem Lichtbogen vorausgehende (Schmelz-)Zeit der Sicherung darstellt.

Einnahme HCHVT500-250UD-38R als Beispiel: Angenommen, der angelegte Fehlerstrom beträgt 1600 A. Markieren Sie die Position von Punkt A auf der X-Achse und verlängern Sie sie nach oben, bis sie die TC-Kurve bei 250 A schneidet, wodurch Punkt B bestimmt wird. Markieren Sie abschließend die Position auf der Y-Achse, die Punkt B entspricht (Punkt C = 0.2 s). Daher beträgt für HCHVT500-250UD-38R die Lichtbogenvorlaufzeit (Schmelzzeit) bei 1600 A 0.2 s.

Leitfaden zu den HVDC-Sicherungskernparametern 3

Hinweis: Der Strombereich außerhalb der Schutzgrenzen der Sicherung (typischerweise kleine Überlastfehlerströme) wird durch gestrichelte Linien dargestellt. Der Schnittpunkt von durchgezogenen und gestrichelten Linien gibt den Mindestabschaltstrom der Sicherung an. Aufgrund des erheblichen thermischen Risikos, das mit der Verwendung von Hochgeschwindigkeitssicherungen bei kleinen Überströmen verbunden ist, wird ein Betrieb innerhalb dieses Bereichs (schattierter Bereich markiert) nicht empfohlen.

Betriebsumgebungstemperatur:

Da die Funktionsweise einer Sicherung unmittelbar von der Wärme beeinflusst wird, wirkt sich die Umgebungstemperatur unmittelbar auf die Leistung der Sicherung aus.

Neben der Innen- oder Außentemperatur rund um elektronische und elektrische Geräte bezieht sich die Umgebungstemperatur hier in erster Linie auf die Temperatur der Sicherung im kleinen Raum innerhalb der Maschine. Wenn die Sicherung auf einem geschlossenen Sicherungshalter installiert ist, ist die Umgebungstemperatur die Temperatur der Luft, die den Sicherungshalter unmittelbar umgibt. Sie sinkt, wenn die Umgebungstemperatur steigt, und umgekehrt.

Wie bestimmt man den Temperatur-Derating-Faktor?

Die Temperatur-Derating-Kurve veranschaulicht die Schwankung der Strombelastbarkeit innerhalb des Betriebstemperaturbereichs der Sicherung. Sie zeigt den sicheren Betriebstemperaturbereich (X-Achse), auch Betriebstemperaturbereich genannt, für die Sicherung sowie den entsprechenden Derating-Koeffizienten, der auf den Nennstrom der Sicherung anzuwenden ist.

Um den entsprechenden Derating-Koeffizienten der Sicherung zu ermitteln, messen Sie zunächst die Umgebungstemperatur der Anwendungsumgebung und lokalisieren Sie deren Position auf der X-Achse. Ziehen Sie dann von diesem Referenzpunkt aus eine Linie nach oben, bis sie die Derating-Kurve schneidet. Bewegen Sie sich anschließend horizontal, um den entsprechenden Prozentsatz zu ermitteln, der auf der Y-Achse angezeigt wird.

Einnahme HCHVT250-250UD-38R Nehmen wir beispielsweise an, dass die Umgebungstemperatur für diese Anwendung 80 °C beträgt. Suchen Sie den entsprechenden Punkt A auf der X-Achse und ziehen Sie ihn dann nach oben, bis er die Derating-Kurve (Punkt B) schneidet. Bewegen Sie sich horizontal, um den entsprechenden Wert auf der Y-Achse zu finden, der „0.7“ lautet. Unter diesen Betriebsbedingungen beträgt der Derating-Koeffizient der ausgewählten Sicherung also 70 %. Dies bedeutet, dass der Nennstrom der Sicherung um 70 % erhöht werden sollte: 250 A + 70 % = 425 A. Daher beträgt der empfohlene Nennstrom für die Sicherung 450 A.

Leitfaden zu den HVDC-Sicherungskernparametern 4

Spitzenstrom (A):

Der Spitzenstrom einer Sicherung bezieht sich auf den momentanen maximalen Stromwert, der in einem Stromkreis auftritt. In einem Stromkreis kann Spitzenstrom aufgrund vorübergehender Fehler, Überstromereignisse oder anderer plötzlicher Vorkommnisse auftreten. Dieser Strom kann mehrere Male oder sogar zehnmal höher sein als der normale Betriebsstrom im Stromkreis.

Sicherungen sind normalerweise so ausgelegt, dass sie unter bestimmten Strombelastungen funktionieren und bei Erreichen ihres Nennstroms durchbrennen, um eine Überlastung des Stromkreises zu verhindern. Tritt jedoch ein vorübergehend hoher Spitzenstrom auf, der den Nennwert der Sicherung überschreitet, kann die Sicherung sofort auslösen, um den Stromkreis zu schützen und so Schäden oder Brandgefahren vorzubeugen.

Daher bezieht sich der Spitzenstrom einer Sicherung auf den maximalen Stromwert, dem die Sicherung kurzzeitig standhalten kann. Er wird häufig verwendet, um ihre Leistung und ihren Anwendungsbereich zu bewerten.

Leitfaden zu den HVDC-Sicherungskernparametern 5

Spitzenstromdauer(n):

Die Spitzenstromdauer bezieht sich auf die Zeitdauer, während der der Spitzenstrom in einem Stromkreis auftritt. Dieser Zeitraum ist normalerweise kurz und wird in Millisekunden oder einigen Sekunden gemessen. Die Dauer des Spitzenstroms hängt von Faktoren wie der Art des im Stromkreis auftretenden Fehlers, den Eigenschaften der Stromversorgung, den Lastbedingungen und der Reaktionsgeschwindigkeit der Sicherung ab.

Zeitkonstante (ms):

Beim Einsatz von Sicherungen in Gleichstromkreisen ist es wichtig, die komplexen Auswirkungen von Induktivität und Kapazitätsenergie zu berücksichtigen. Daher ist die Zeitkonstante (L/R) ein wichtiger Parameter, der nicht ignoriert werden kann. Sie wird normalerweise in Millisekunden (ms) angegeben. Die Zeitkonstante bestimmt die Lichtbogenlöschenergie, die Abschaltzeit und die zulässige Spannung. Je größer die Zeitkonstante T des Systemstromkreises ist, desto höher ist die Energie, die beim Abschalten auf den Lichtbogen übertragen wird, wodurch es für die Sicherung schwieriger wird, ihn zu unterbrechen. Daher muss die Auswahl der Dicke und Länge des Sicherungskörpers sinnvoll und sicher sein.

Anwendungsszenarien:

Leistungssicherungen werden hauptsächlich zum Schutz von Hochenergiestromkreisen verwendet und finden Anwendung in verschiedenen Bereichen, einschließlich Stromerzeugungsanlagen, Energiespeichergeräte, verschiedene Übertragungskabel, Hochspannungskreise in neue Energiefahrzeuge, elektrische Ladestationen, Photovoltaikanlagen, Hochleistungs-Wechselrichter und verschiedene IndustriestromversorgungenDas folgende Diagramm veranschaulicht spezifische Anwendungsszenarien von HIITIO-Sicherungen:

Sicherungsauswahl:

Wenn Sie sich eingehend mit der Auswahl der richtigen Sicherung befassen möchten, empfehlen wir Ihnen, unsere zuvor veröffentlichte In Verbindung stehende Artikel. Zusätzlich können Sie auch das Formular im Anhang ausfüllen (Pflichtfelder sind mit Sternchen gekennzeichnet) und Senden Sie es an unser Team. Wir stellen Ihnen professionelles Personal zur Verfügung, um auf Grundlage Ihrer Anforderungen das für Sie am besten geeignete Produkt zu finden.

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