E-mail:
info@varga-elektronik
Adresa:
Draškovićeva 12, 40323 Draškovec
Koje je najbolje rješenje za zaštitu DC krugova?
Koje je najbolje rješenje za zaštitu DC krugova? – Mini vs. Elektronički osigurač
U ovom blog članku uspoređujemo tradicionalni prekidač zaštite od prenapona i elektronički zaštitni prekidač (ECB) s integriranim eFuzama. Pri tome ističemo prednosti ECB-a u pogledu bržeg i pouzdaniijeg isključivanja, bez visokih strujnih udaraca.
U vremenu nereguliranih transformatorskih napajanja, tradicionalni prekidači zaštite od prenapona (LS-prekidači) etablirali su se kao glavni osiguravajući moduli. Međutim, kada su u 1990-ima predstavljeni prvenstveno prekidači za napajanje s visokofrekventnim radom, brzo su zamijenili transformatorske napajanja u industrijskim primjenama.
Nova tehnologija omogućila je realizaciju učinkovitijih i kompaktnijih napajanja koja su daleko bolje ispunjavala povećane zahtjeve industrije. Era transformatora je prošla, ali LS-prekidači su ostali i nastavili se koristiti u kombinaciji s napajanjima visokofrekventnih prekidača, čak i na DC strani. Ipak, danas postoje daleko bolji i, prije svega, pouzdaniji zaštitni mehanizmi, kao što su elektronički zaštitni prekidači.
Mini vs. Elektronički osigurač
Najveći izazov je što su mini osigurači izvorno dizajnirani za AC-stranu primjene i zahtijevaju višestruko veći nazivni trenutni udar u trajanju od nekoliko milisekundi kako bi se isključili. Mnogi prekidači za napajanje s izmjeničnim naponom to ne mogu osigurati, jer se isključuju na DC-strani tijekom visokog strujnog impulsa kako bi se zaštitili i zaštitili povezani potrošači.
Alternativa klasičnom mini osiguraču (MCB) je elektronički zaštitni prekidač (ECB) s integriranim eFuzama. Ovi moduli, poput naših PISA modela, optimizirani su za distribuciju i zaštitu DC opterećenja i ne zahtijevaju vršni trenutni udar za pouzdano i brzo isključivanje. Vrijeme reakcije, čak i pri malom preopterećenju, iznosi unutar 1 ms.
U ovom članku objašnjavamo neke razlike između MCB-a i ECB-a u detalje, što vam može pomoći da odaberete pravo rješenje.
Odobrenje: Mini osigurač na DC strani samo u IEC 60947-2
Većina osigurača razvijena je za zaštitu AC krugova. Ideja da ista tehnologija može također zaštititi DC krugove je zabluda.
Glavni razlog tome je što su svojstva paljenja luka i gašenja luka za AC i DC sustave različita. AC osigurač možda neće pouzdano isključiti u DC krugu. Stoga, ako želite koristiti MCB na DC strani u industrijskim niskonaponskim sustavima, mora udovoljavati IEC 60947-2 standardu. Ovaj standard odnosi se na MCB-ove čiji su glavni kontakti namijenjeni za povezivanje s krugovima s nazivnim naponom u niskonaponskom rasponu od 1.000 VAC ili 1.500 VDC.
Karakteristika isključenja: B, C ili Z?
Prilikom odabira osigurača, važno je obratiti pozornost na karakteristiku isključenja. Postoje različite karakteristike isključenja koje su pogodne za različite industrijske primjene. Međutim, kako bi se pouzdano zaštitio DC krug, preporučuje se koristiti MCB s karakteristikom isključenja Z.
Budući da su osigurači s ovom karakteristikom isključenja skuplji, MCB-ovi s karakteristikama B ili C uglavnom se koriste u praksi. Kao što graf prikazuje, osigurači s karakteristikom Z isključuju pri 2 do 3 puta većem nazivnom strujom i znatno su brži od MCB-ova s karakteristikom B, koji isključuju pri 3 do 5 puta većem nazivnom strujom, ili čak od karakteristike C, koja zahtijeva 5 do 10 puta veću struju.
S elektroničkim zaštitnim prekidačem, odabir karakteristike isključenja mnogo je fleksibilniji. Kao dio naše PISA-M serije, nudimo verziju s “podesivom” karakteristikom, gdje se strujni udari i karakteristike mogu fleksibilno prilagoditi. Tako se brzina isključenja može odabrati između brze (maks. 2 ms) i spore (maks. 10 ms) karakteristike.
Vrijednosti struje mogu se pojedinačno postaviti za svaki od 4 kanala, sve dok ukupna struja ne premaši 20 A. S ECB-ovima korisnici mogu puno fleksibilnije reagirati na različita opterećenja ili proširenja sustava.
Mehanizam isključenja: Termički i magnetski ili električni?
Osigurač ima dva tipa mehanizama isključenja: termički i magnetski mehanizam isključenja.
Termički osigurač odgovoran je za isključivanje osigurača u slučaju preopterećenja. Ovisno o razini struje, isključenje može trajati od nekoliko sekundi do 1-2 sata. Bimetal u osiguraču odgovoran je za termičko isključenje. Kada struja u osiguraču premaši nazivnu vrijednost, bimetal se zagrijava i deformira, što aktivira mehanizam isključenja. Budući da struja ima isti termički učinak i na DC i na AC strani, termičko isključenje radi jednako pod definiranim uvjetima okoliša za obje strane.
Magnetski osigurač odgovoran je za isključenje osigurača u slučaju kratkog spoja. Očekuje se da će se isključiti unutar nekoliko milisekundi u specifičnom rasponu isključenja (svaka karakteristika isključenja ima svoj raspon). Zavojnica u osiguraču odgovorna je za ovo. Kada teče vrlo visoka struja, stvara se snažno magnetsko polje koje aktivira isključivanje prekidača.
Budući da vršna vrijednost izmjenične struje određuje veličinu magnetskog polja, korekcijski faktor za magnetsko isključenje mora se uzeti u obzir pri korištenju osigurača u DC krugovima. Ovaj korekcijski faktor iznosi √2 ili 1,41. Neposredni rasponi isključenja za osigurače s različitim karakteristikama isključenja opisani su u nastavku.
S druge strane, elektronički zaštitni prekidač (ECB) omogućava jednostavnije i preciznije isključenje kanala. ECB kontinuirano mjeri struju, a integrirani eFuse pouzdano i brzo isključuje na definiranoj vrijednosti struje. Ovaj proces djeluje neovisno o vanjskim utjecajima, poput temperature okoliša, što je značajna prednost u odnosu na MCB-ove. ECB izravno doprinosi većoj dostupnosti sustava.
Ovisnost o temperaturi i “Nazivni faktor raznolike snage”
Kao što je objašnjeno s termičkim osiguračem, bimetal odgovoran za isključenje ovisan je o temperaturi. To znači: što je viša temperatura okoliša, bimetal se više zagrijava i isključuje se ranije. Visoka temperatura okoliša dovodi do smanjenja maksimalne nazivna struje koja prolazi kroz osigurač kako bi se spriječilo neželjeno isključenje. Suprotno tome, pri niskim temperaturama mora teći veća struja kako bi se bimetal dovoljno zagrijao za isključenje osigurača.
Situacija ugradnje u upravljačkoj sklopci također može utjecati na termički osigurač. Kada se više osigurača postavi jedan do drugog bez razmaka, dolazi do termičke interakcije između njih. Osigurači međusobno zagrijavaju jedni druge, što znači da se maksimalna nazivna struja osigurača mora ponovno smanjiti. Koliko se struja mora smanjiti zbog povećane temperature MCB-a u takvim slučajevima, određuje proizvođač i označava se kao Nazivni faktor raznolike snage (RDF).
S druge strane, elektronički zaštitni prekidači ne ovise o temperaturi. Radna temperatura PISA-M modela je između -25 °C i +70 °C pri punoj izlaznoj snazi, tj. bez smanjenja snage. Nazivni faktor raznolike snage nije potreban.
Moduli se također mogu instalirati u upravljačku sklopku bez minimalnog razmaka između drugih PISA-M jedinica. Potrebno je samo održavati minimalnu udaljenost od 15 mm od izvora topline, poput napajanja.
Odabir odgovarajuće jedinice za napajanje
Jednako kao što je važan odabir pravog osigurača, također je važna odluka o odgovarajućoj jedinici za napajanje. Ovaj aspekt često se zanemaruje.
Praksa pokazuje da kratkospojna struja 10 A napajanja za ukupno opterećenje od 7 A možda neće biti dovoljna za isključenje MCB-a i izolaciju neispravnog opterećenja. Naime, za opterećenje od 7 A obično se koristi 10 A MCB. To znači da, ako se koristi MCB s karakteristikom B, 10 A napajanje trebalo bi isporučiti između 30 A i 50 A kao kratkospojnu struju da bi isključilo MCB. Većina 10 A napajanja ne može osigurati toliku struju, jer se sama isključuju zbog zaštite. Kao rezultat toga, sva opterećenja povezani na napajanje više neće biti napajana, iako nemaju kvar.
Kako bi se izbjegao ovaj problem, može se koristiti napajanje s funkcijom isključivanja osigurača, koje osigurava 5-6 puta nazivnu struju tijekom nekoliko milisekundi. Alternativno, napajanje se mora odabrati s većim kapacitetom. To znači korištenje napajanja veće snage. Oba rješenja imaju svoje nedostatke: korisnici mogu platiti za funkcije koje im nisu potrebne, a veće napajanje zahtijeva više prostora u sustavu. Čak i s potpuno usklađenim napajanjem s MCB-ovima, može se dogoditi da kratkospojna struja nije dovoljna da isključi osigurač – na primjer, ako je ukupni otpor kratkospojnih vodova prevelik.
Ako želite kombinirati napajanje s elektroničkim zaštitnim prekidačem, za odluku je relevantna samo dostupna maksimalna izlazna struja napajanja. Za ECB tipa PISA-M preporučujemo napajanje s barem 90 W izlazne snage. Odabir je stoga mnogo fleksibilniji.
Sažetak:
Odabir pravog osigurača zahtijeva precizno razumijevanje primjene i pažljivo planiranje sustava. Sve to oduzima vrijeme, inženjerske resurse i na kraju novac.
Uz svaku malu promjenu u primjeni, ponovno se mora utvrditi osiguravaju li osigurači još uvijek dovoljno zaštite za postojeća opterećenja. S elektroničkim zaštitnim prekidačem, ovaj se napor može značajno smanjiti. Osim ožičenja, potrebno je samo konfigurirati izlazne struje.
Naši PISA moduli s integriranim eFuzijama štite opterećenja pouzdanim isključenjem zahvaćenih kanala, neovisno o opterećenju, temperaturi, napajanju ili ukupnom otporu kratkospojnog puta.
