Интеграл Джоуля и предохранители, Расчет Опции

[RomanRom]

Имеется предохранитель плавкий серии ПП57У http://quartz.zp.ua/to_pp57.pdf
Сбила с толку фраза - Максимальные значения интегралов Джоуля (I2t) отключения предохранителей при
времени отключения НЕ БОЛЕЕ 10 мс не превышает значений, указанных в таблице 4. В таблице 4, например, указано для предохранителя ПП57У-3137 значение 80 кА(в квадрате)*с.

Вопрос. Правильно ли я понимаю, что для времени отключения 1 сек ток составляет 282 А (корень квадратный из 80000), а для 10 мс - 2828 А (корень квадратный из 8000000)? То есть постоянно надо пересчитывать формулу с учетом времени срабатывания предохранителя?

Сообщение отредактировал RomanRom - Oct 10 2011, 12:27

[xemul]

Правильно ли я понимаю ...

Физический смысл этого параметра: при указанном I^2*t предохранитель гарантированно выгорит за указанное время. Имеют ли смысл Ваши расчёты, решайте сами.

UPD: поправлюсь, пока не запинали. То смысл практический. Физический: при указанных условиях термодинамическое равновесие предохранителя будет гарантированно нарушено до степени необратимой потери функциональности.

[RomanRom]

Физический смысл этого параметра: при указанном I^2/t предохранитель гарантированно выгорит за указанное время. Имеют ли смысл Ваши расчёты, решайте сами.

От расчетов зависит выбор типа предохранителя, одно дело на 282 А, другое дело на 2820 А.

Хорошо, давайте чуть глубже. Мой вопрос был вызван тем, что возникли сомнения, не ошиблись ли составители даташита в цифрах. То есть, зачем приводить значение тока 80 кА2*с (намек на время 1 сек) и тут же указывать значение времени 10 мс. Представим, что защищаемое устройство тоже имеет свой интеграл, например, 100 кА2*с, но у него указано время 100 мс. Получается, что надо всякий раз пересчитывать к одному знаменателю?

Еще одна вводная. В том же документе на предохранители ПП57У в конце есть таблица Приложение В. Так вот, ток 282 А там соответствует времени срабатывания предохранителя 1 сек (кривая 100 А), а для времени 10 мс дано значение примерно 420 А. Как эти цифры связать с параметром 80 кА2*с?

Сообщение отредактировал RomanRom - Oct 10 2011, 12:28

[xemul]

зачем приводить значение тока 80 кА2/с (намек на время 1 сек) и тут же указывать значение времени 10 мс.

Намёк Вы сами придумали - это просто размерность параметра.
80 кА2*с != 80к A2*с

Представим, что защищаемое устройство тоже имеет свой интеграл, например, 100 кА/с, но у него указано время 100 мс. Получается, что надо всякий раз пересчитывать к одному знаменателю?

Затрудняюсь сказать, т.к. не понял полёта мысли.

Еще одна вводная. В том же документе на предохранители ПП57У в конце есть таблица Приложение В. Так вот, ток 282 А там соответствует времени срабатывания предохранителя 1 сек (кривая 100 А), а для времени 10 мс дано значение примерно 420 А. Как эти цифры связать с параметром 80 кА2/с?

80к A^2*с - значение I^2*t, при котором предохранитель гарантированно сгорит за 10 мс. (вероятно, при 10 мс можно пренебречь передачей тепла от рабочего элемента предохранителя).
В "Приложении В" приведены графики для минимального времени отключения предохранителя от тока (при номинальной температуре окружающей среды). Иначе - в области под графиком предохранитель гарантированно не сгорит.
Если связывать ужа с ежом, получается колючая проволока.

для тиристоров/симисторов интеграл Джоуля I^2t тоже в даташитах указывается в А2/с, хотя тут же указывается конкретное время, например, 8 мс.

В ДШ даже пишется, что это "I²t for fusing". Смысл параметра тот же.

PS: размерность параметра таки А^2*с (у себя поправил).

[RomanRom]

+++Намёк Вы сами придумали - это просто размерность параметра.
80 кА2/с != 80к A2/с

Намек на то, что это параметр "медленного" выгорания (так трактует Microwatt)

+++Затрудняюсь сказать, т.к. не понял полёта мысли.

У быстродействующего предохранителя интеграл Джоуля (по сгоранию) должен быть меньше, чем у защищаемого прибора, например, у симистора. Попробуйте дать пример расчета, успеет ли предохранитель с интегралом Джоуля 80 кА2*с 10 мс защитить симистор, у которого интеграл Джоуля 100 кА2*с 100 мс? То есть, ВОПРОС-ВОПРОСОВ, какой конкретно импульсный ток будет протекать через предохранитель и через симистор, чтобы разрушить каждый из них за 10 мс?

+++80к A^2/с - значение I^2/t, при котором предохранитель гарантированно сгорит за 10 мс. (вероятно, при 10 мс можно пренебречь передачей тепла от рабочего элемента предохранителя).

Если ваше утверждение верно, то ток сгорания должен получаться 2820 А, а в таблице Приложения В он значительно меньше, то есть 420 А. Параметр I^2*t - это энергия, поэтому без разницы за какое время она будет израсходована.

P.S. Не пинайте за знак деления в предыдущих постах, должен быть знак умножения. А вопросы все равно остались

Сообщение отредактировал RomanRom - Oct 10 2011, 12:18

[xemul]

У быстродействующего предохранителя интеграл Джоуля (по сгоранию) должен быть меньше, чем у защищаемого прибора, например, у симистора. Попробуйте дать пример расчета, успеет ли предохранитель с интегралом Джоуля 80 кА2*с 10 мс защитить симистор, у которого интеграл Джоуля 100 кА2*с 100 мс? То есть, ВОПРОС-ВОПРОСОВ, какой конкретно импульсный ток будет протекать через предохранитель и через симистор, чтобы разрушить каждый из них за 10 мс?

Подвид задачи про неудержимого носорога и несокрушимую стену?
Если Вас интересует таки сгорание предохранителя и не-сгорание защищаемого прибора, то Вам нужно сравнивать ток (или энергию, если так удобнее) гарантированного сгорания первого с током (или энергией) гарантированного не-сгорания второго.

Если ваше утверждение верно, то ток сгорания должен получаться 2820 А, а в таблице Приложения В он значительно меньше, то есть 420 А.

Ышо раз: при длительности импульса тока 10 мс 2820 А - ток гарантированного сгорания, 420 А - ток гарантированного не-сгорания при номинальной температуре окружающей среды.

Параметр I^2*t - это энергия, поэтому без разницы за какое время она будет израсходована.

Пока можно пренебрегать теплоотдачей, без разницы. Из Приложения В можно сделать вывод, что времена > 100 с считаются за установившийся тепловой режим.

[RomanRom]

Ышо раз: при длительности импульса тока 10 мс 2820 А - ток гарантированного сгорания, 420 А - ток гарантированного не-сгорания при номинальной температуре окружающей среды.

Мы с вами читаем, наверное, разные даташиты. В моем даташите на графике Приложения В приведены по вертикальной оси время ПЛАВЛЕНИЯ в секундах, а по горизонтальной оси ток ПЛАВЛЕНИЯ в килоамперах. Следовательно, нижняя точка кривой для предохранителя с номинальным током 100 А, соответствует току 420 А, который за время 10 мс ГАРАНТИРОВАННО "расплавит" предохранитель. То есть все значения, которые правее кривой, являются зоной ПЛАВЛЕНИЯ, куда, разумеется входит диапазон 420...2820 А. Но цифровое значение приводится именно для 2820 А, почему не для 5000?

Возможно, что в даташите надо было указать 2 отдельных параметра: интеграл Джоуля 80 кА2*с безотносительно от длительности воздействия и минимальное время 10 мс, при котором произойдет плавление (при меньшем времени воздействия плавкая вставка просто не успеет перегореть при любом токе).

Эта теория наталкивается на даташиты симисторов, где в таблицах в одной и той же строке (а не в разных строках!) указывается время в миллисекундах и тут же интеграл Джоуля в А^2*с. То ли так принято по ГОСТу (международным стандартам), то ли есть какой-то нюанс.

Нет, неправильно. Эта формула не предназначена для пересчета времени срабатывания предохранителя в широких пределах, а только утверждает, что независимо от формы тока, квадрат интергала которого не менее заданного за время предполагаемого срабатывания, время срабатывания будет не более паспортного. Для других значений нужно использовать графики из DS, а не эту формулу.

В этом что-то есть. Если не затруднит, то поясните, что имеется в виду под временем предполагаемого срабатывания и временем срабатывания не более паспортного. Предположим, что форма тока прямоугольная. Получается, что параметр 80 кА^2*с только справочный? Как его применить на практике или он рассчитан только на длительность воздействия 1 сек? При объяснении физики интеграла Джоуля в Интернете как раз и приводятся расчеты типа 3 А за 1 сек или 9 А за 0,1 сек (то есть берут широкий диапазон значений).

Как быть, если графика тока плавления от времени плавления в даташите нет или он приводится как функция I2t от времени как в симисторах BTA (STMicroelectronics)? В его даташите указано tp=10ms при IІt Value for fusin 21 A2*s, а на графике имеется ровная прямая 21 A2*s для диапазона 1...10 мс. Какой ток выведет симистор из строя при длительности воздействия 1 мс и 10 мс? Какой формулой пользоваться при расчетах?

Сообщение отредактировал RomanRom - Oct 10 2011, 13:54

[xemul]

Мы с вами читаем, наверное, разные даташиты. В моем даташите на графике Приложения В приведены по вертикальной оси время ПЛАВЛЕНИЯ в секундах, а по горизонтальной оси ток ПЛАВЛЕНИЯ в килоамперах. Следовательно, нижняя точка кривой для предохранителя с номинальным током 100 А, соответствует току 420 А, который за время 10 мс ГАРАНТИРОВАННО "расплавит" предохранитель.

Загляните в Табл.2 - там за минимальный ток отключения предлагают считать 9I_н. Если и это Вам ни о чём не говорит, я пас.

2.16 Минимальное время плавления предохранителей при перегрузках в диапазоне от 0,01 с до 100 с — не менее указанного на времятоковых характеристиках приложения В.

Из этого следует именно то, что я написал - "в области под графиком предохранитель гарантированно не сгорит".
С учётом Табл.2 могу только предположить, что картинки нарисованы для всего диапазона рабочих температур, а не для номинальной температуры.

То есть все значения, которые правее кривой, являются зоной ПЛАВЛЕНИЯ, куда, разумеется входит диапазон 420...2820 А.

Попробуйте на графике нарисовать другую кривулю, исходя из указанного I²t (если по-честному, придётся каким-то образом учесть теплоотдачу от предохранителя при больших t; если просто так, то t = 28 / I, I > 9I_н в А, t в секундах) - справа от неё будет область гарантированного отключения. А между ними время отключения Вам и производитель не подскажет. (кста, тоже вариант - напишите производителю письмо, чтобы уж наверняка, да попеняйте ему на неоднозначность ДШ)

[RomanRom]

+++Загляните в Табл.2 - там за минимальный ток отключения предлагают считать 9I_н. Если и это Вам ни о чём не говорит, я пас.

9I это 900 А, то есть получается, что при 420 А предохранитель не должен плавиться?
У меня большие сомнения в цифрам на графике Приложения В, хотя бы потому, что время в секундах по вертикальной оси у них обозначено как градусы Цельсия. Бодаться с изготовителем - бесперспективно

+++Из этого следует именно то, что я написал - "в области под графиком предохранитель гарантированно не сгорит". С учётом Табл.2 могу только предположить, что картинки нарисованы для всего диапазона рабочих температур, а не для номинальной температуры.

Если вы посмотрите в табл.5, то там видно, что от температуры ток изменяется на 10-40%, но не в разы

Тем, кто не остыл, предлагаю еще информацию.
Есть ГОСТ 17242-86 http://www.litoplast.by/stand/45%20Predohr...20nizkV%204.pdf
3.3.11. Для плавких вставок типа g преддуговые время-токовые характеристики не должны выходить за пределы границ, указанных в табл. 3. (от 0,1 до 10 с)

Если посчитать в этой таблице для времени 0,1 с и предохранителя 100 А интеграл Джоуля, то получается 10 кА2*с

3.3.15. Для плавких вставок типа g значение преддугового интеграла Джоуля за время 0,01 с должно лежать в пределах, указанных в табл. 4.

В этой таблице для тока 0,01 с приведен диапазон от 27 до 86 кА2*с для предохранителей на 100 А. Методика измерения интеграла Джоуля для коротких интервалов по ГОСТу- расчетная, на основе интеграла Джоуля для 0,1 с.

Получается, что интеграл Джоуля для меньшего времени (0,01 с, 27...86 кА2*с) больше, чем для большего времени (0,1 с, 10 кА2*с)?

А задача остается прежней. Имеется предохранитель с известным интегралом Джоуля I(1) за время Т(1) и защищаемое устройство с интегралом Джоуля I(2) за время Т(2). Как расчетным путем выяснить, защищает ли предохранитель устройство или нет, руководствуясь только справочными данными из даташита?

Для цитирования пользуйтесь, пожалуйста, штатными инструментами. Это тэги "цитата" и кнопка "+quote". Они удобны и облегчают восприятие текста.
Модератор.

Сообщение отредактировал Herz - Oct 11 2011, 20:15