Keuze van JEAN MÜLLER smeltveiligheden voor DC-toepassingen Choix des fusibles JEAN MÜLLER pour les applications en CC

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1 Keuze van JEAN MÜLLER smeltveiligheden voor DC-toepassingen Choix des fusibles JEAN MÜLLER pour les applications en CC Smeltveiligheden kunnen niet zomaar onder dezelfde omstandigheden gebruikt worden bij gelijkstroom als bij wisselstroom. De tijdconstante (τ = L / R) als een maat voor de in de stroomkring opgestapelde energie, bepaalt daarbij beduidend de grens van de beveiliging bij DC. De tijdsconstante beïnvloedt onder meer het onderbrekingsvermogen, de steilheid van de kortsluitstroom en daarmee de grootte van de kapstroom bij de kortsluitstroombegrenzing. Enkele typische tijdconstanten voor frequente gelijkstroom toepassingen worden weergegeven in de onderstaande tabel. Les fusibles ne peuvent pas simplement être utilisés dans les mêmes conditions à courant continu comme à courant alternatif. La constante de temps du circuit (τ = L / R) en tant que mesure de l'énergie emmagasinée dans le circuit en défaut détermine de manière significative les limites de l application du fusible à courant continu. La constante de temps influence entre autres le pouvoir de coupure, la pente du courant de court-circuit, et donc la valeur du courant coupé limité de la limitation du courant de court-circuit. Quelques constantes de temps typiques pour des applications fréquentes à courant continu sont indiquées dans le tableau ci-dessous. Typische tijdsconstanten / Constantes de temps typiques Toepassingen Applications DC- Industriele besturings- en belastingskringen / Commande et de contrôles industriels Batteriijvoeding voor UPS / Circuits de batteries pour UPS DC motoren en aandrijvingen / Moteurs et entraînements Elektromagneten en veldwikkelingen / Électro-aimants et enroulements de champ Tijdsconstante Constante de temps 10ms 5ms 20 tot/jusqu à 40ms tot/jusqu à 1000ms De uitschakeling op een kortsluiting is bij gelijkstroom (figuur 1) in hoofdzaak gelijk aan de afschakeling bij wisselstroom. Bij uitschakeling op overbelasting vormt het ontbreken van een periodieke nuldoorgang echter een ongunstige conditie voor het doven van de vlamboog. Het doven van de vlamboog gebeurt alleen wanneer de vlamboogspanning de wederkerende spanning overschrijdt (figuur 2). De vlamboogspanning wordt hierbij alleen bepaald door de grootte van de boog en de afkoeling in de zekering. Bij uitschakeling op kortsluiting is de lichtboogspanning ten gevolge van het ontstaan van meerdere deellichtbogen daarentegen in normale omstandigheden hoog genoeg om een stroom nuldoorgang onmiddellijk af te dwingen. La coupure des courants de court-circuit à courant continu (figure 1) se comporte de manière similaire à celle des circuits à courant alternatif. Lors de la coupure de surcharges l'absence de passage à zéro périodique de la tension est cependant une condition défavorable pour l'extinction de l'arc. L'arc s éteint uniquement lorsque la tension de l'arc dépasse la tension de la source et contraint le courant à s annuler (figure 2). La tension d'arc est fixé uniquement par la taille de l'arc et son refroidissement dans le fusible. Au contraire lors de la coupure de court-circuit la tension d'arc est à la suite de la formation de plusieurs arcs partiels, suffisamment élevée pour forcer immédiatement un passage à zéro de courant. Fig.1 Kortsluitonderbreking bij gelijkstroom/ Fig.1 Coupure de court-circuit sous courant continu Fig.2 Onderbreking overbelasting bij gelijkstroom/ Fig.2 Coupure de surcharge sous courant continu I p: Ideële kortsluitstroom / Courant de défaut présumé I f: Stroombegrenzing door smeltveiligheid / Limitation de courant par fusible t m: Smelttijd / Temps de fusion t a: Vlamboogtijd / Temps d arc I p: Ideële kortsluitstroom / Courant de défaut présumé U r: Wederkerende spanning / Tension de rétablissement U a: Vlamboogspanning/ Tension de l arc t m: Smelttijd / Temps de fusion t a: Vlamboogtijd / Temps d arc Onder voorbehoud van technische wijzigingen / Sous réserve des changements techniques Blz./Pg. 1

2 Er bestaan geen algemene regels voor het omzetten van kortsluitwaarden van zekeringen voor wisselstroom naar gelijkstroom. Deze zijn afhankelijk van het type zekering en de parameters van de toepassing en worden door testen bepaald. In principe is de maximaal toelaatbare spanning en het onderbrekingsvermogen bij gelijkspanning lager dan de waarden die worden verkregen met wisselspanning. Het gebruik op gelijk- of wisselspanning heeft echter geen invloed op de nominale stroomsterkte van de smeltveiligheid omdat dit een zuiver thermische grootte is. Ook kan de tijd-stroom karakteristieken voor AC toepassing voor DC-toepassingen gebruikt worden. Afwijkingen bestaan enkel in het kortsluitgebied (smelttijd < 20x tijdconstante) waar de kortsluitstromen moeten worden bepaald op een iteratieve (repetitieve) rekenmethode. Il n'existe pas de règles généraux pour la conversion des valeurs de court-circuit de fusibles pour courant alternatif à courant continu. Celles-ci dépendent du type de fusible, et les paramètres de l'application et sont déterminées par des essais. Fondamentalement la tension admissible maximale et le pouvoir de coupure sont plus faibles en courant continu qu en courant alternatif. L'application à courant continu ou alternatif a ainsi aucun impact au courant assigné du fusible car c est un paramètre purement thermique. Les caractéristiques temps-courant en AC peuvent être appliqués pour les applications DC. Les écarts existent seulement dans le domaine de court-circuit (temps de fusion < 20x constantes de temps) où les courants de court-circuit doivent être déterminés dans un processus itératif (calcul répétitif. AC-zekeringen bij gebruik in DC-toepassingen / Fusibles CA pour l utilisation dans des applications CC Onderstaande tabellen geven voor de JEAN MÜLLER AC wisselstroom zekeringen met gebruikscategorie gg en gr het onderbrekingsvermogen bij gelijkstroom DC, weer. Les tableaux suivants reprennent le pouvoir de coupure en courant continu DC pour les fusibles JEAN MÜLLER à courant alternatif AC avec la catégorie d'utilisation gg et gr NH gg AC500V Grootte /Taille NH-00 NH-1 NH-2 NH-3 NH-4a In [A] Un-DC [V] DC250 DC440 DC250 DC250 I1 [ka] 25 L/R [ms] 15 NH gg AC690V Grootte /Taille NH-00 NH-1 NH-2 NH-3 In [A] Un-DC [V] DC440 DC550 I1 [ka] 25 L/R [ms] 15 NH gg AC1200V Grootte /Taille NH-1XL NH-2XL In [A] Un-DC [V] DC1000 DC900 I1 [ka] 50 L/R [ms] 5 NH gr AC500V (Serie üf2) Grootte /Taille NH-000 NH-00 NH-1 NH-2 NH-3 NH-4a In [A] Un-DC [V] DC440 DC500 DC440 I1 [ka] L/R [ms] Onder voorbehoud van technische wijzigingen / Sous réserve des changements techniques Blz./Pg. 2

3 NH gr AC690V (Serie üf2) Grootte /Taille NH-000 NH-1 NH-2 NH-3 In [A] Un-DC [V] DC550 I1 [ka] 25 L/R [ms] 15 Speciale zekeringen voor DC-toepassingen / Fusibles spéciaux pour des applications DC Diverse gelijkstroom toepassingen vragen specifieke DCzekeringen afgestemd op de betreffende eisen. Hun toegekende waarden zijn daarbij expliciet gespecificeerd en getest op DC. JEAN MÜLLER biedt hiervoor onder andere zekeringen aan voor fotovoltaïsche toepassingen (gebruikscategorie gpv), compacte zekeringen voor telecom toepassingen en zekeringen voor de beveiliging van de batterij systemen. Meer informatie is te vinden in de catalogus of op de online productcatalogus. Diverses applications à courant continu nécessitent des fusibles CC spécifiques adaptés aux exigences respectives. Leurs valeurs assignées sont ainsi explicitement spécifiés et testés pour DC. JEAN MÜLLER offre en outre des fusibles pour applications photovoltaïques (catégorie d'utilisation gpv), des fusibles compacte pour les applications de télécommunications et des fusibles pour la protection des systèmes de batteries. Plus d'informations peuvent être retrouvées dans le catalogue ou ON-LINE sur web. Beveiliging van batterijen / Protection des batteries De beveiliging van de batterijen in UPS-systemen moet gezien beschouwd als een bijzondere gelijkstroom toepassing met specifieke vereisten. De kortsluitstroom van een batterij is afhankelijk van zijn ontwerp, het type en de capaciteit en moet worden opgegeven door de fabrikant in zijn technische kenmerken. In verhouding tot de bedrijfsstroom is de te verwachten kortsluitstroom klein. Toch zal de accu moeten worden uitgeschakeld binnen 10 seconden door een beveiligingsinrichting, zodat die niet wordt beschadigd door oververhitting. Aan deze eisen wordt in de meeste gevallen slechts door beveiligingen met steile en dus een zeer snelle karakteristieken (gebruikscategorie gr of speciale batterijzekeringen) voldaan (figuur 3). De eigenlijke keuze van de toegekende gebruikstroom van de batterijzekering is gebaseerd op de tijd/stroom karakteristiek en de te verwachten werkingspunten (figuur 4) die op voldoende afstand onder de curve van deze karakteristiek moeten liggen. Dit houdt voornamelijk de maximale bedrijfsstroom IB in aan het einde van de overbruggingstijd tb bij het bereiken van de ontlaadspanning UE. Die kan berekend worden uit effectief vermogen en de uiteindelijke ontlaadspanning van de UPS: I B = P / U E Bovendien moet de werking bij mogelijke uitval van de redundante batterijketens als het meest ongunstige voorval ook worden aanschouwd. Indien daarenboven nog toegestane overbelasting voor batterij zijn vastgelegd, moeten die ook in overweging genomen worden (b.v. I0 en t0 in figuur 4). La protection des batteries dans les systèmes ASI doit être considérée comme une application spéciale en courant continu avec des exigences spécifiques. Le courant de court-circuit présumé d une batterie dépend de sa conception, du type de batterie et capacité de la batterie, et doit être spécifiée par le fabricant dans les caractéristiques techniques. Lors de courtes durées d'emploi de l ASI, la capacité la batterie et donc le courant de courtcircuit sont relativement faibles par rapport au courant d'emploi. Cependant, la batterie devra être désactivé dans les 10 secondes par un dispositif de protection de sorte qu'elle ne sera pas endommagée par une surchauffe. Ces exigences ne sont dans la plupart des cas satisfaites que par des caractéristiques temps/courant de fusibles rapides et très rapide (avec catégorie d'utilisation gr ou fusibles des batteries spéciaux) (figure 3). Le choix du courant assigné d emploi du fusible de la batterie est basé sur le caractéristique temps/courant et les points de fonctionnement attendues qui doivent se trouver à une distance suffisante au-dessous la caractéristique temps/courant de préarc (figure 4). Cela inclut en premier lieu le courant d'emploi maximal IB de la batterie qui se produit à la fin de l autonomie tb quand la batterie atteint la tension de décharge finale UE.. Elle peut être calculée à partir de la puissance effective de l onduleur ASI et sa tension de décharge finale: IB = P / UE En outre, le fonctionnement en cas de défaillance potentielle des chaînes de batteries redondantes doit être également considéré, ceci comme cas le plus défavorable. Si les surcharges admissibles pour le fonctionnement de la batterie ont été fixées, celles doivent être prise aussi en considération (exemple I0 et t0 dans la figure 4). Onder voorbehoud van technische wijzigingen / Sous réserve des changements techniques Blz./Pg. 3

4 Fig.3 Keuze van batterijzekeringen in functie van de kortsluitbeveiliging karakteristiek Fig.3 Choix d un fusible de protection batterie en fonction des caractéristiques de protection de court-circuit De toegekende gebruikspanning van de smeltpatroon moet uiteindelijk bepaald worden in functie van de tussenkringspanning van het UPS-systeem. Voor de beveiliging van batterij packs biedt JEAN MÜLLER voor gelijkspanningen 440V en 550V DC-zekeringen met gebruikscategorie gr (Ultrasnel voor halfgeleiders) aan en voor gelijkspanningen 700V en 800V speciale DC batterijzekeringen. Om de juiste keuze van de te gebruiken zekering te vereenvoudigen bestaat een gemakkelijk te gebruiken tool op basis van een Excel-rekenblad inclusief extra selectiecriteria en te downloaden op : en-accessories.html. Deze tool houdt rekening met de grootte van de zekering en de zekeringhouders, eventuele zekeringbewaking alsook het aantal te schakelen polen op de voorgestelde schakelapparatuur. Respectievelijke artikelnummers worden in het selectie rekenblad direct voorgesteld (figuur 5). Fig.4 Keuze van de gebruikstroom Fig. 4 Choix du courant assigné d emploi La tension assignée d emploi du fusible doit être finalement déterminée en fonction de la tension du circuit intermédiaire du système ASI. Pour la protection des packs de batteries Jean Muller offre pour tensions continue des fusibles 440V et 550V DC avec la catégorie d'utilisation gr (Ultra-Rapide pour semiconducteurs ) et pour tensions continue des fusibles 700V et 800V DC avec caractéristique de batterie spéciale. Pour simplifier le choix correct du fusible à utiliser il-y-a un outil facile à base d'une feuille de calcul Excel y compris les critères supplémentaires et à télécharger sur site Web: en-accessories.html. Cet outil prend en compte la taille du fusible et les portefusibles, la détection fusion-fusibles, ainsi que d'un nombre quelconque de pôles de commutation de l'appareillage proposé. Les numéros de référence respectifs doivent être présentées directement dans la feuille de calcul Excel (figure 5). Onder voorbehoud van technische wijzigingen / Sous réserve des changements techniques Blz./Pg. 4

5 Fig. 5 Selectietool voor beveiliging van batterijen Fig.5 Outil de choix pour protection des batteries Onder voorbehoud van technische wijzigingen / Sous réserve des changements techniques Blz./Pg. 5

6 NNoodnet UPS / Alimentation de secours ASI Battery strings UPS3 UPS2 UPS