Die Auswahl einer Halbleiter-Gleichstromsicherung erfordert mehr als nur die Übereinstimmung von Spannung und Stromstärke. Die Sicherung muss den normalen Betriebsstrom führen, erwartete Pulse aushalten und Fehler innerhalb der Grenzen der geschützten Ausrüstung unterbrechen.
Dies ist wichtig bei Ladestationen für Elektrofahrzeuge, Energiespeicherwandlern, Solarwechselrichtern und industriellen Gleichstromsystemen. Eine ungeeignete Sicherung kann während des normalen Betriebs öffnen oder den vorgesehenen Schutz bei einem Kurzschluss nicht gewährleisten.
I. Definieren Sie, was die Sicherung schützen muss
Beginnen Sie mit dem Schaltbild und dem Schutzziel. Schützt die Sicherung einen Gleichrichter, einen Gleichstromzweig, eine Batterieverbindung oder Geräte nach einem Gleichstrombus?
Identifizieren Sie jede Quelle, die einen Fehler verursachen kann. Abhängig von der Architektur können dies Batterien, Gleichstrom-Links-Kondensatoren und angeschlossene Wandler sein. Der Standort der Sicherung bestimmt, welche Fehlerströme tatsächlich durch sie fließen.
Unterscheiden Sie außerdem Komponentenschutz von Fehlerbegrenzung. Eine Hochgeschwindigkeits-Sicherung kann helfen, die Folgen eines Fehlers zu begrenzen, ohne unbedingt Schäden an einem einzelnen IGBT oder SiC-MOSFET zu verhindern. Schneller elektronischer Schutz kann dennoch erforderlich sein.
II. Überprüfen Sie die Gleichstrom-Spannungsbewertung
Wählen Sie eine Sicherung mit einer dokumentierten Gleichstrom-Bewertung, die für die maximale Spannung an ihrem Installationsort geeignet ist. Die Nennsystemspannung allein ist nicht ausreichend.
Zum Beispiel sagt das Label “800V-System” nicht die höchste Spannung aus, der die Sicherung begegnen kann. Bestätigen Sie den Betriebsbereich, Ladegrenzen und relevante abnormalen Bedingungen.
Gehen Sie nicht davon aus, dass eine Wechselspannungsbewertung auch für Gleichstrom gilt. Eine Sicherung kann beide Bewertungen haben, aber sie können erheblich voneinander abweichen. Überprüfen Sie die Bedingungen für die Gleichstrom-Unterbrechung des Herstellers, einschließlich Induktivität des Stromkreises oder der angegebenen L/R-Zeitkonstante.
A Hochspannungs-Gleichstrom-Sicherung sollte daher anhand modellabhängiger Daten bewertet werden, nicht nur anhand der Produktfamilienbeschreibung.
III. Wählen Sie die Stromstärke anhand des tatsächlichen Lastprofils
Eine Halbleitersicherung muss den normalen Betrieb ohne ungewolltes Öffnen tolerieren. Um dies zu beurteilen, sammeln Sie:
- Strom im Dauerbetrieb und der entsprechende RMS-Strom.
- Impulsgröße, Dauer und Wiederholung.
- Start-, Lade- und Überlastbetriebzyklen.
- Erwartete Temperatur um die installierte Sicherung herum.
Vermeiden Sie die Anwendung einer universellen Regel wie “Wählen Sie 125% des Laststroms.” Herstellerkorrekturfaktoren hängen von der Sicherungsfamilie, den Anschlüssen, der Kühlung und den Betriebsbedingungen ab.
Wiederholte Impulse sind ebenfalls relevant. Ein Impuls, den die Sicherung einmal überlebt, kann ihre Lebensdauer bei häufiger Wiederholung dennoch beeinträchtigen. Stellen Sie dem Lieferanten Daten zu Strom gegen Zeit bereit, anstatt eines einzelnen Spitzwerts.
Für Fahrzeuganwendungen erklären wir in unserem EV-Sicherungsauswahlführer wie Lastprofile und Installationsbedingungen die Entscheidung beeinflussen.
IV. Überprüfung der Kurzschlussfestigkeit und Schutzklasse
Die DC-Kurzschlussfestigkeit der Sicherung muss den voraussichtlichen Fehlerstrom unter den geltenden Spannungs- und Schaltungsbedingungen abdecken.
Überprüfen Sie auch den unteren Bereich des Unterbrechungsbereichs. Maximale Unterbrechungsfähigkeit schafft keinen Schutz gegen jeden Überlastfall.
| Sicherungskategorie | Allgemeiner Schutzbereich | Auswahlimplikation |
|---|---|---|
| aR | Halbbereich-Halbleiterschutz | Koordinierte Schutzmaßnahmen gegen Überlastungen außerhalb ihres Betriebsbereichs bereitstellen |
| gR | Vollbereich-Halbleiterschutz | Überlast- und Kurzschlussleistung gegen die Anwendung überprüfen |
| gG | Allzweck-Vollbereichsschutz | Gehen Sie nicht davon aus, dass ihre Eigenschaften für den Schutz von Halbleitern geeignet sind |
Diese Klassifizierungen allein bestimmen nicht die Eignung für einen bestimmten DC-Schaltkreis. Bestätigen Sie die genauen Bewertungen und Betriebsgrenzen des jeweiligen Modells.
V. Bewertung des Clearing I²t, Spitzestrom und Lichtbogen-Spannung
I²t beschreibt das stromquadratierte Zeitintegral während eines Ereignisses. Es ist nützlich für die Schutzkoordination, aber die Bedingungen hinter der Zahl sind entscheidend.
Vor-Arc, oder Schmelz-I²t umfasst die Zeit vor dem Schmelzen des Sicherungselements. Das vollständige Clearing-I²t beinhaltet auch die Lichtbogenphase vor der Stromunterbrechung.
Wenn der Halbleiterhersteller geeignete Widerstandsdaten bereitstellt, vergleichen Sie diese mit der Gesamt-Clearing-Leistung der Sicherung unter kompatiblen Bedingungen. Vergleichen Sie keine nicht verwandten Wechselstrom- und Gleichstromwerte oder nehmen Sie an, dass ein Schmelzwert das vollständige Ereignis darstellt.
Überprüfen Sie auch den Spitzen- Durchlassstrom und die Spitzen-Lichtbogen-Spannung. Für Geräte wie IGBTs und SiC-MOSFETs können Kurzschlussfestigkeit und elektronische Abschaltanforderungen relevanter sein als ein einfacher I²t-Vergleich. Die Sicherungskoordination muss die Gesamtstrategie des Schutzes unterstützen.
VI. Überprüfung der Temperatur- und mechanischen Installation
Prüfen Sie die Sicherung in ihrer vorgesehenen Baugruppe, nicht nur auf einem Datenblatt.
Leiterquerschnitte, Kontaktwiderstand an den Anschlüssen, Gehäusetemperatur und Kühlung beeinflussen die thermischen Bedingungen. Eine Montageänderung kann daher die Leistung verändern, auch wenn die elektrische Last gleich bleibt.
Bestätigen Sie den Abstand der Anschlüsse, Verbindungsmaterial, Anzugsmoment und erforderliche Freiräume. Verwenden Sie die Installationsanweisungen des Herstellers und berücksichtigen Sie Vibrationen oder thermische Zyklen, wo dies zutreffend ist.
For Energiespeicher-Schutz, Einschluss von Lade- und Entladevorgängen in die Bewertung. Für Elektrofahrzeug-Ladeanwendungen, bewerten Sie das Stromprofil am tatsächlichen Sicherungsort.
VII. Validieren Sie das vollständige Schutzsystem
Vor der Freigabe des Designs erstellen Sie eine nachweisbare Auswahlaufzeichnung:
| Erforderliche Eingaben | Was zu überprüfen ist |
|---|---|
| Maximale Gleichspannung | Geeignete DC-Unterbrechungsbewertung |
| Dauer- und Pulsstrom | Lasttragfähigkeit und zyklische Belastbarkeit |
| Voraussichtlicher Fehlerstrom | Maximale und minimale Unterbrechungsgrenzen |
| Geschützte Gerätegrenzen | Abschaltzeit, I²t, Spitzstrom und Spannungskoordination |
| Installationsbedingungen | Thermische Leistung, Maße und Anschlüsse |
Überprüfung der Koordination mit Kontaktoren, anderen Sicherungen und elektronischem Schutz. Eine Sicherung sollte nicht als isoliertes Bauteil bewertet werden, wenn ein anderes Gerät für einen Teil des Fehlerbereichs verantwortlich ist.
Die endgültige Validierung sollte von qualifizierten Ingenieuren unter Verwendung der geltenden Gerätevorschriften und Lieferantenrichtlinien durchgeführt werden.
VIII. Häufig gestellte Fragen
Kann ich eine Halbleiter-Sicherung durch eine Standard-Sicherung ersetzen?
Nicht ohne Überprüfung der Schutzanforderungen. Die gleiche Stromstärke garantiert nicht die gleiche Auslösetime, Durchschlagsleistung oder DC-Unterbrechungsfähigkeit.
Bietet eine höhere Stromstärke einen besseren Schutz?
Nein. Eine Erhöhung der Nennstromstärke kann unerwünschtes Öffnen verhindern, aber den Schutz schwächen. Untersuchen Sie die Last- und thermischen Bedingungen, bevor Sie sie ändern.
Bietet eine aR-Sicherung vollständigen Überlastschutz?
Nein. Es ist ein Gerät mit Teilbereich. Überlastungen außerhalb seines verifizierten Unterbrechungsbereichs erfordern koordinierte Schutzmaßnahmen.
Welche Informationen sollte ich einem Sicherungsanbieter schicken?
Geben Sie maximale Gleichspannung, Lastprofile, potenzielle Fehlerbedingungen, Spannungsfestigkeit der Ausrüstung, Installationszeichnungen und Umweltanforderungen an.
Die Auswahl der richtigen Halbleiter-Gleichstromsicherung ist eine anwendungsbezogene Übung. Teilen Sie diese Eingaben mit Chauron um geeignete Kandidaten zu besprechen und dann das ausgewählte Modell im Gesamtsystem zu validieren.