Pohonnatechnika.cz

 

Domů / ŠKOLA / Škola - Pojistky

Škola - pojistky

Pojistka je zařízení pro ochranu elektrických zařízení proti nadměrnému proudu roztavením jednoho nebo více zajišťovacích prvků a dojde tak k přerušení elektrického obvodu. Ultra rychlé pojistky jsou široce používány k ochraně diod, tyristorů a dalších polovodičů ve střídavém a ss. napájení elektronických obvodů a poskytují tak vynikající ochranu proti zkratu. Pojistky omezující proud omezují i množství energie během zkratu a nastaví i limit špiček na nejvyšší povolenou hranici. Termín "polovodičová pojistka" se používá pro velmi rychle působící pojistku speciálně určenou pro ochranu polovodičových prvků v elektrickém zařízení.



Obrázek ukazuje typickou strukturu polovodičové pojistky. Aktivní část pojisty je vyrobena ze stříbrného pásku s redukovanou plochou (nazývají se notches). To může zahrnovat i několik paralelních pásků v závislosti na hodnotě proudu pojistkou. Pásky jsou obklopeny v izolačním pláštěm z keramiky, který je vyplněn s čistým křemičitým pískem. Připojení pojistky se liší v závislosti na tom, zda pojistka je určena pro montáž do držáku pojistky nebo pro připojení pomocí šroubů.
Typ pojistek uvedený na obrázku, kde aktivní prvky se nacházejí v písku, se nazývají proudově omezující (current-limiting) nebo pojistky s vysokou kapacitou přerušení (high breaking capacity). Polovodičové pojistky se někdy zmiňují jako usměrňovačové nebo ultra-rychlé pojistky. Jsou vyráběny pro napětí do 12,5 kV a proud do 10.000 A.

Za normálních provozních podmínek nedojde k přetavení pojistky.
Odpor je co nejmenší aby se minimalizovaly ztráty. Když dojde ke zkratu, pojistka se roztaví v oblastch se sníženou vodivostí (notches) velmi rychle a vytvoří se několik malých elektrických oblouků. Výsledkem je, že výkon se sníží velmi rychle na nulu a elektrické oblouky zhasnou. Celková doba pro reakci pojistky je čas tavení (pre-arcing time) a čas zhášení oblouků.

Je třeba speciální konstrukce pojistek pro ochranu elektrického zařízení. PN přechod v polovodiči může být zničen velmi snadno a rychle a proto se vyžadují velmi rychlé pojistky. Např. typický tyristor může být zničen za 10 milisekund při působení impulsu 10 krát většího proudu než je jmenovitý proud. Pojistky nízkého napětí určené pro všeobecné použití v průmyslu vyžadují 15-30 krát vyšší proud než nominální proud aby se přetavily v čase pod 10ms. To nestačí k ochraně tyristorů. Ultrarychlé polovodičové pojistky pořebují pouze 5-6 krát vyšší proud k přetavení v čase pod 10ms. Proto se hodí k plnohodnotné ochraně tyristorů.

Kontinuální jmenovitý proud In

Proud, který je vyznačen na pojistce (jmenovitý proud In) je hodnota uvedená výrobcem a je to efektivní proud, který můče procházet  pojistkou nepřetržitě při podmínkách dle specifikace pojistky. . Neexistuje tedy žádný rozdíl oproti jmenovitým proudem do jiných elektrických zařízení. In vychází z testů provedených za standardních podmínek stanovených pro pojistky (typ UL nebo IEC).

Zkoušky provedené se standardními rozměry kabelů nebo sběrnic, kde jsou pojistky přišroubovány a pojistky jsou chlazeny okolním vzduchem. Pouze samotný proud pojistkou neposkytuje dostatek informací o charakteristice jištění.
Teplota různých částí pojistky musí být v akceptovatelných mezích když pojistka vede proud. Např. teplota v centru stříbrného pásku musí být mnohem nižší, než je bod tání stříbra (960,5 °C) a myslí se, že jmenovitý proud musí být výrazně pod proudem potřebnźm k roztavení stříbrného pásku. Polovodičové pojistky mají svou maximální teplota použití, je to hodnota, kterou udává výrobce.
V reálných průmyslových aplikacích pracují pojistky v je téměř stejných podmínkách jako ve standardním testu. Vzhledem k tomu, jmenovitý proud je založen na zvýšení teploty v pojistky za stálé okolní teploty v laboratoři, mohoun změny okolní teploty změnit vodivost pojistky. To je třeba brát v úvahu při výběru pojistky.



Nadproudová ochrana - základní principy


Můžeme rozdělit do dvou skupin: přetížení a zkrat

Přetížení

Termín "přetížení" se používá pro překročení hodnoty proudu v elektrickém obvodu. Přetěžovací proud je obvykle mnohem vyšší než průměrný proud při plném zatížení systému a pokud je trvalý, způsobuje poškození systému. Poškození dochází v systému - zejména v izolačních materiálech v kontaktu s ostatními díly při oteplování které je způsobené proudem. Časy přehřátí mohou být poměrně dlouhé . (Od sekund do několika hodin) a přetížení lze charakterizovat jako efektivní hodnotu přetěžovacího proudu. Pro ochranu proti přetížení je třeba zařízení, které omezí čas pro průchod vysokého proudu. Většina polovodičových pojistek není určena jako ochrana proti dlouhodobému přetížení.
Musí být použita elektronika pro ochranu zařízení, pokud dojde k přetížení. Ale nové gR polovodičové pojistky lze použít jako ochranu proti přetížení, jako minimum je 160% jmenovitého proudu pojistky.
Podívejte se např. na
Ferazz SHAWMUT pro přesné hodnoty.

Zkrat

Zkrat téměř vždy znamená "katastrofickou" elektrickou chybu, kde aktuální hodnota proudu přesahuje běžné hodnoty obvykle více než 20x. Teplný vývoj je tak rychlý, že ke zničení systému stačí několik milisekund. Oteplení nemůže být charakterizováno efektivní hodnotou očekávaného proudem v zátěži, neboť závisí na křivce průběhu  proudu.
V tomto případě ochranné zařízení, které omezuje energii zkratového proudu, lze nejlépe popsat jako integrál křivky proudu při zkratu - to je, od 0 do času t.


Kde "i" je okamžitá hodnota proudu [i = i (t)] Tento základní integrál je často nazýván "I².t" a je měřítkem pro měření tepelné energie dodané pro každý Ohm elektrického obvodu v čase "t".

Dalším požadavkem na ochranné prostředky je, omezí proud krátkých impulzů, které se mohou vzskytnout v síti a mohou být dodány do chráněného obvodu. Elektromagnetická síla je závislá na kvadrátu okamžitého proud a může způsobit mechanické poškození. Pokud zkratový proud projde k mechanicky poškozenému zařízení , můžou vzniknout elektrické oblouky, které způsobují roztavení elektrického a mechanického systému a může vést k velkým materiálním škodám a ke zranění.

Velmi rychlé polovodičové pojistky přeruší obvod nejrychleji, pokud dojde ke zkratu a poskytují nejlepší ochranu.


Přetížená pojistka v infračervené kameře

 


 
 

Copyright © Pohonnatechnika.cz 2007-2017. All rights reserved