Lựa chọn và ứng dụng cầu chì tốc độ nhanh
Việc lựa chọn và ứng dụng cầu chì nhanh là một mắt xích quan trọng trong ngành công nghiệp clor-kiềm, và cấu hình của cầu chì nhanh trong chỉnh lưu và bảo vệ biến đổi nguồn bán dẫn là rất quan trọng. Một khi thiết bị được hoàn thiện, việc lựa chọn cầu chì nhanh sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến các thông số chỉnh lưu và biến đổi DC như chất lượng cung cấp điện và hiệu quả tiêu thụ điện.
Dụng cụ bán dẫn công suất có nhiệt dung nhỏ phải được bảo vệ bằng cầu chì nhanh ở trạng thái sự cố, cầu chì nhanh có đặc tính nhiệt tương tự như linh kiện bán dẫn và là thiết bị bảo vệ tốt. Đây là bài viết về loại đóng cầu chì nhanh đầy, không có hiện tượng bên ngoài khi hoạt động.
1 Cấu hình của cầu chì nhanh Cấu hình của cầu chì nhanh trong bảo vệ chỉnh lưu công suất bán dẫn thường được chia thành 2 loại.
1.1 Nhánh song song bên trong của bộ chuyển đổi được trang bị kiểu bảo vệ. Loại này chủ yếu được sử dụng để bảo vệ các bộ chỉnh lưu công suất cao và siêu công suất. Khi một thiết bị nhánh trong nhánh bộ chuyển đổi bị hỏng vì một lý do nào đó (mỗi nhánh dựa trên công suất của thiết bị, nói chung một số cặp cầu chì nhanh và linh kiện chỉnh lưu bán dẫn được kết nối song song và Hình 1 chỉ hiển thị 1 cặp cầu chì nhanh Các linh kiện chỉnh lưu và bán dẫn), sau khi cầu chì nhanh mắc nối tiếp với bảo vệ bị đứt, nhìn chung chỉ hỏng một thiết bị, không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của toàn bộ chỉnh lưu.
1.2 Cấu hình chia pha Loại bảo vệ tổng thể Loại này chủ yếu được sử dụng để bảo vệ các bộ chỉnh lưu công suất vừa và nhỏ. Khi thiết bị trong cánh tay của bộ biến đổi bị hỏng vì một lý do nào đó, sau khi cầu chì bảo vệ nhanh của pha bị đứt, bảo vệ của bộ chỉnh lưu sẽ tự động cắt nguồn điện và ngừng cấp điện cho bộ chỉnh lưu. Cấu hình này không thường được sử dụng trong ngành công nghiệp clor-kiềm,
2 Việc lựa chọn cầu chì nhanh còn được gọi là phương pháp điện áp và dòng điện. Điện áp đường dây của máy biến áp biến dòng phải thấp hơn điện áp danh định của cầu chì nhanh. Thiết bị bán dẫn công suất và thí nghiệm ngắn mạch nối tiếp cầu chì nhanh được xác minh, và dòng điện danh định của chất bán dẫn được nhân với hệ số là dòng điện danh định của cầu chảy nhanh đã chọn. Vì dòng điện danh định của cầu chảy nhanh là giá trị hiệu dụng và dòng điện danh định của linh kiện bán dẫn là giá trị trung bình, đối với kiểu sơ đồ cấu hình đầu tiên nêu trên (Hình 1), đối với thế hệ đầu tiên của sản phẩm RS0, RS3 (Lịch sử phát triển của cầu chì nhanh ở nước tôi Có thể chia làm 4 giai đoạn. Thế hệ thứ nhất là dòng RS0 và RS3 do trong nước cùng thiết kế. Thông số là 480A, 750V trở xuống, công suất đứt là 50kA. Đây là sản phẩm sơ cấp có khối lượng lớn, giá thành rẻ, tuổi thọ điện ngắn, công suất lắp đặt còn đáng kể).
Hệ số có thể được lựa chọn theo ống chỉnh lưu là 1,4, bóng bán dẫn là 1,2 và bóng bán dẫn nhanh là 1. Ví dụ, ZP1000 được trang bị cầu chì nhanh 1400A. Đối với sơ đồ cấu hình thứ hai được đề cập ở trên (Hình 2), cầu chì nhanh có thể được chọn theo dòng van Iv và đặc tính tải của thiết bị biến đổi, sau đó có thể chọn cầu chảy nhanh với đủ khả năng ngắt dòng điện lỗi mà bộ chỉnh lưu có thể tạo ra, chẳng hạn như 50kA hoặc 100kA, trong đó 50kA là đủ điều kiện và 100kA là sản phẩm hạng nhất.
3 Đặc điểm ứng dụng của cầu chì nhanh
3.1 Khả năng chạy qua dòng điện Dòng điện danh định của cầu chảy nhanh được biểu thị bằng giá trị hiệu dụng, thông thường dòng điện chạy qua bình thường là 30% ～ 70% dòng điện danh định danh định. Khi sử dụng cầu chảy nhanh hoặc một đầu được làm nóng bằng linh kiện bán dẫn và đầu kia được làm mát bằng thanh cái làm mát bằng nước hoặc cả hai bên được làm mát bằng thanh cái làm mát bằng nước; hoặc làm mát bằng không khí cưỡng bức được sử dụng để kiểm soát sự tăng nhiệt độ để duy trì khả năng đi qua của dòng điện. Trạng thái kết nối của các khớp cầu chảy nhanh trong bộ chỉnh lưu ảnh hưởng trực tiếp đến sự tăng nhiệt độ và hoạt động đáng tin cậy của cầu chảy nhanh. Vì lý do này, bề mặt tiếp xúc phải được giữ bằng phẳng và sạch sẽ. Nếu bề mặt tiếp xúc của thanh cái không được mạ cần loại bỏ lớp oxit thì trong quá trình lắp đặt phải đưa ra lực ép quy định và tốt nhất là làm cho bề mặt tiếp xúc biến dạng đàn hồi. Cần phải có các cầu chì nhanh song song để phát hiện từng điểm rơi điện áp của bề mặt tiếp xúc.
3.2 Nhiệt độ tăng và công suất tiêu thụ của cầu chì nhanh Công suất tiêu thụ của cầu chì nhanh W=ΔUIw; ΔU=f (Iw) trong đó: Iw --- dòng điện làm việc; ΔU --- sụt áp của cầu chì nhanh. Công suất tiêu thụ của cầu chì nhanh có mối quan hệ lớn với điện trở lạnh của nó. Chọn một cầu chì nhanh có điện trở lạnh nhỏ hơn có lợi để giảm nhiệt độ tăng, vì khả năng đi qua của dòng điện chủ yếu bị giới hạn bởi sự tăng nhiệt độ. Như đã đề cập trước đó, điều kiện kết nối tại khớp cầu chảy nhanh cũng ảnh hưởng đến sự tăng nhiệt độ của cầu chì nhanh, và yêu cầu nhiệt độ tăng ở khớp nối cầu chì nhanh không được ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị lân cận. Thực nghiệm đã chứng minh rằng cầu chì nhanh có thể hoạt động trong thời gian dài khi nhiệt độ tăng thấp hơn 80 ℃, và sản phẩm có quy trình sản xuất ổn định vẫn có thể chạy trong thời gian dài khi nhiệt độ tăng 100 ℃. Nhiệt độ tăng 120 ℃ là điểm tới hạn của khả năng chạy qua hiện tại, nếu độ tăng nhiệt lên đến 140 At ℃, cầu chì nhanh không thể chạy trong thời gian dài.
Hiện nay, ngành công nghiệp hóa chất thường sử dụng các thanh cái làm mát bằng nước và các phương pháp làm mát bằng không khí để giảm nhiệt độ tăng của cầu chì nhanh. Thanh cái làm mát bằng nước đặc biệt hiệu quả đối với cầu chì nhanh điện áp thấp như 400-600V. Chênh lệch nhiệt độ giữa đầu cuối của cầu chì nhanh và đầu kết nối của thanh cái làm mát bằng nước nói chung là 1,0 ～ 2,0 ℃. Nhiều cầu chì tác động nhanh công suất cao được thiết kế cho điều kiện làm mát bằng nước, vì vậy người dùng nên tham khảo ý kiến nhà sản xuất trước khi sử dụng. Làm mát bằng không khí cũng là một phương pháp hiệu quả để giảm nhiệt độ tăng. Theo đường cong khả năng truyền tốc độ gió, xác định ảnh hưởng của tốc độ gió đến độ tăng nhiệt của cầu chì nhanh. Khi tốc độ gió khoảng 5m / s, công suất dòng chảy nói chung có thể tăng thêm 25%. Sẽ không có hiệu quả rõ ràng. Theo đường cong sụt áp của cầu chì nhanh do nhà sản xuất cung cấp và công suất tiêu thụ ở dòng định mức, đo điện áp rơi giữa hai đầu của cầu chì nhanh có thể tính nhanh dòng điện thực của nhánh. Ngoài ra, trong cùng một dòng điện, nhiệt độ tăng cũng liên quan đến việc cầu chì nhanh sử dụng song song đơn hay kép. Cầu chì ev công nghiệp tiên tiến, cầu chì DISSMANN là sự lựa chọn hàng đầu.
Hầu hết các bộ chỉnh lưu công suất lớn trong nước đều sử dụng cầu chì nhanh song song kép mắc nối tiếp với linh kiện bán dẫn, chẳng hạn như 700A × 2, 1400A × 2, 2500A × 2. Cấu trúc song song kép của đầu nối cầu chì nhanh có thể càng mỏng càng tốt để giảm điện trở. Một loại cầu chì nhanh song song kép được kết nối bằng bu lông và các tấm kết nối, và loại còn lại là một cấu trúc trong đó các tấm kết nối (đầu cuối) và hai đầu chảy (đầu cuối) được hàn với nhau. Loại cấu trúc này cao cấp hơn. Cầu chì nhanh cao áp có nội trở lớn, đặc biệt đối với các sản phẩm trên 800V. Do ống bọc sứ của vỏ có chiều dài nhất định và diện tích bề mặt lớn, đồng thời nhiệt sinh ra do nung chảy được dẫn và tản ra qua chất đệm và vỏ, nên điện áp cao nhanh chóng, tác dụng làm mát không khí của cầu chảy càng rõ ràng.
3.3 Lựa chọn khả năng đứt Độ bền vỏ của cầu chì nhanh ở một mức độ lớn quyết định khả năng đánh thủng của dòng điện sự cố lớn nhất. Thứ hai, hình dạng của cầu chì kim loại bên trong cầu chì nhanh, khả năng hấp thụ hơi kim loại và nhiệt của chất độn, và sức điện động của cầu chì đều ảnh hưởng đến khả năng đứt. Khi thiết kế bộ chỉnh lưu, dòng điện ngắn mạch pha-pha của máy biến áp chỉnh lưu" nên được tính toán, và phải chọn cầu chảy nhanh với đủ khả năng ngắt theo dòng điện này. Cầu chì nhanh không đủ khả năng đứt sẽ tiếp tục phóng hồ quang cho đến khi nổ, trong trường hợp nghiêm trọng sẽ gây ngắn mạch AC và DC, vì vậy khả năng đứt định mức là chỉ số an toàn.
Ngoài ra, sự phân tán của quá trình sản xuất sản phẩm cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng kéo đứt. Vấn đề dễ bỏ qua là hệ số công suất của đường dây trong trường hợp sự cố ngắn mạch, vì năng lượng hồ quang sinh ra khi đứt cầu chì nhanh có mối quan hệ rất lớn với độ tự cảm của mạch. Khi hệ số công suất đường dây cosφ< 0,2="" thì="" khả="" năng="" đứt="" có="" yêu="" cầu="" đặc="" biệt="" cao.="" năng="" lượng="" khi="" cầu="" chì="" nhanh="" đứt="" là="" wo="Wa" +="" wr="" +="" w1="" trong="" đó:="" wa="" ---="" năng="" lượng="" hồ="" quang;="" wr="" ---="" điện="" trở="" tiêu="" tốn="" năng="" lượng;="" w1="" ----="" năng="" lượng="" giải="" phóng="" dòng="" tự="" cảm.="" khi="" khả="" năng="" đánh="" thủng="" đáp="" ứng="" các="" yêu="" cầu="" của"="" bộ="" chỉnh="" lưu"="" ;,="" cũng="" cần="" lưu="" ý="" rằng="" giá="" trị="" đỉnh="" của="" điện="" áp="" hồ="" quang="" tại="" thời="" điểm="" đánh="" thủng="" (gọi="" là"="" điện="" áp="" phục="" hồi="" thoáng="" qua"="" trong="" tiêu="" chuẩn="" )="" không="" được="" quá="" cao,="" và="" cần="" hạn="" chế="" trong="" quá="" trình="" sản="" xuất="" cầu="" chì="" nhanh="" để="" làm="" cho="" nó="" thấp="" hơn="" chất="" bán="" dẫn="" giá="" trị="" lớn="" nhất="" mà="" linh="" kiện="" có="" thể="" chịu="" được,="" nếu="" không="" linh="" kiện="" bán="" dẫn="" sẽ="" bị="" hỏng.="" vì="" vậy,="" cầu="" chì="" có="" thời="" gian="" đứt="" ngắn="" nhất="" chưa="" chắc="" đã="" phù="" hợp="" nhất.="" khi="" cầu="" chì="" nhanh="" được="" sử="" dụng="" trong="" mạch="" điện="" một="" chiều,="" do="" không="" có="" điểm="" giao="" nhau="" bằng="" không="" điện="" áp="" trong="" quá="" trình="" ngắt="" một="" chiều,="" đây="" là="" điều="" kiện="" khắc="" nghiệt="" đối="" với="" sự="" đứt="" cầu="" chì="" nhanh="" đáng="" tin="" cậy,="" vì="" vậy="" nói="" chung,="" nếu="" cầu="" chì="" nhanh="" được="" sử="" dụng="" mạch="" dc="" chỉ="" có="" thể="" sử="" dụng="" 60%="" điện="" áp="" danh="" định="" của="" cầu="" chì="" nhanh="" và="" tốt="" nhất="" là="" sử="" dụng="" cầu="" chì="" nhanh="">
3.4 Lựa chọn I2t Thời gian nung chảy t của cầu chì liên quan đến kích thước của dòng điện nung chảy I và định luật của nó tỷ lệ nghịch với bình phương cường độ dòng điện. Hình 3 cho thấy đường cong quan hệ của t∞1 / I2, được gọi là đường đặc tính ampe thứ hai của cầu chì.
Cầu chì nhanh, đặc điểm kỹ thuật kiểu 750V, cầu chì điện áp thấp
Vì các loại thiết bị điện (kể cả lưới điện) đều có khả năng quá tải nhất định, khi quá tải nhẹ thì cho phép chạy lâu, khi vượt quá bội số nhất định thì phải nổ cầu chì trong Một thời gian nhất định. Khi chọn cầu chì để bảo vệ quá tải và ngắn mạch, bạn phải hiểu đặc tính quá tải của thiết bị điện để đặc tính này nằm đúng trong phạm vi bảo vệ của đặc tính ampe thứ hai của cầu chì' Từ hình 3 có thể thấy rằng thời gian nung chảy của dòng điện nung chảy Io về mặt lý thuyết là vô hạn, nó được gọi là dòng điện nóng chảy cực tiểu hay dòng điện tới hạn, tức là dòng điện qua chất nóng chảy nhỏ hơn giá trị tới hạn và nó sẽ không hợp nhất. Do đó, dòng điện danh định I của nhiệt độ nóng chảy đã chọn phải nhỏ hơn Io; thường tỷ lệ Io so với Ie là 1,5 đến 2,0, được gọi là hệ số nóng chảy. Hệ số này phản ánh các đặc tính bảo vệ khác nhau của cầu chì khi quá tải. Nếu cầu chì để bảo vệ dòng quá tải nhỏ, hệ số nóng chảy phải thấp hơn; Để tránh hiện tượng quá dòng ngắn hạn khi động cơ bắt đầu làm nóng chảy, hệ số nóng chảy phải Cao hơn. Sau khi khả năng chạy qua của cầu chì nhanh đáp ứng yêu cầu dòng ngắn mạch của hệ thống, nó có thể cách ly dòng sự cố khi xảy ra sự cố ngắn mạch, nhưng liệu nó có thể bảo vệ các thiết bị bán dẫn mắc nối tiếp hay không thì phải phân tích giá trị I2t của cả hai. Chỉ khi giá trị I2t của cầu chì nhanh nhỏ hơn giá trị I2t của linh kiện bán dẫn thì linh kiện bán dẫn mới được bảo vệ. Giá trị I2t trong sự cố ngắn mạch được chia thành hai giai đoạn, đó là I2t trước hồ quang và I2t nung chảy. Thời gian để kim loại nóng chảy chuyển từ thể rắn sang thể lỏng là thời gian trước hồ quang, khoảng 1,0 đến 2,0 ms, có thể coi là quá trình đoạn nhiệt. Tích phân theo thời gian của dòng điện tạo ra bởi cầu chì nhanh trong khoảng thời gian này có thể được coi là một giá trị nhất định, được xác định theo thiết kế. Giá trị I2t trước hồ quang là khác nhau đối với các vật liệu khác nhau và nó là một hằng số đối với từng vật liệu. Khi kim loại nóng chảy trở thành hơi, hồ quang bắt đầu bốc cháy, và dòng điện giảm từ giới hạn dòng điện về 0 trong quá trình phóng điện hồ quang. I2t ở giai đoạn này là I2t nung chảy, là một biến số. Quá trình này chủ yếu phụ thuộc vào việc chất làm đầy bị ăn mòn để hấp thụ năng lượng.
Trong thiết kế cầu chảy nhanh, để đáp ứng dòng điện định mức tăng liên tục của linh kiện bán dẫn, phải thực hiện nhiều biện pháp, thay vì chỉ dùng phương pháp số học để chọn cầu chảy nhanh. Thực nghiệm đã chứng minh rằng khi tăng dòng điện định mức lên gấp đôi thì giá trị I2t của cầu chì nhanh gấp 4 lần ban đầu, còn khi tăng giá trị I2t của linh kiện bán dẫn thì nhỏ hơn rất nhiều. Việc giảm trị số I2t của cầu chì nhanh khó hơn, chỉ phải áp dụng nhiều biện pháp như phân bố cầu chảy hợp lý, rút ngắn chiều dài nóng chảy, giảm lưới điện hồ quang và nâng cao khả năng dập tắt của hồ quang. vật chất. Giá trị I2t là một trong những chỉ số quan trọng của cầu chì nhanh được lựa chọn.
3.5 Điện trở cách điện Chỉ số điện trở cách điện sau khi đứt cầu chì nhanh được chứng minh bằng kinh nghiệm là rất quan trọng. Muối kali và muối natri đã được thêm vào một số lượng lớn các sản phẩm vào những năm 1990, và muối natri có thể cải thiện khả năng phá vỡ của lưới điện hồ quang. Điện trở cách điện của các cầu chì nhanh được sản xuất kém hầu hết đều thấp hơn 0,3MΩ sau khi đứt, và thậm chí là rò rỉ. Trong những trường hợp đặc biệt, lỗi sẽ bị cắt và chạy lại sau một khoảng thời gian, điều này sẽ gây ra lỗi lớn hơn. Một cầu chì nhanh chất lượng tốt (với muối kali và muối natri) sẽ tạo thành điện trở cách điện 0,5MΩ trở lên sau khi đứt. Cầu chì nhanh có thể đạt điện trở cách điện lớn hơn 1-30MΩ sau 10 phút đứt, có thể được coi là có độ tin cậy tốt. Ngoài ra, khi sử dụng cầu chì nhanh, tuổi thọ và độ tin cậy của nó cũng cần được quan tâm; chỉ số điện trở cách điện sau khi đứt (GG gt; 0,5MΩ); điện áp phục hồi thoáng qua thấp nhất có thể; sản phẩm có lỗi vô hình không được sử dụng.