Hogyan olvassuk a biztosíték idő-áram karakterisztikáját: olvadási idő, megszakítási idő, I²t és koordináció

A biztosíték idő-áram karakterisztika (TCC) megmutatja, hogyan változik a működési idő a túláram növekedésével. Az olvasáshoz keresse meg a szükséges áramerősséget a logaritmikus vízszintes tengelyen, lépjen függőlegesen a pontos biztosíték névleges értékének megfelelő görbéig, majd lépjen vízszintesen a logaritmikus függőleges tengelyre az idő leolvasásához. Fordítsa meg ezt az utat, ha ismeri a szükséges időt, és meg kell találnia a megfelelő áramerősséget.

Ez a követési módszer csak a munka első fele. Mielőtt felhasználná az eredményt, azonosítsa, hogy az adatlap minimális olvadási (ívképződés előtti), átlagos olvadási vagy teljes megszakítási időt mutat-e. A névleges átlagos olvadási görbe nem garantált megszakítási határ, és a TCC nem helyettesíti a biztosíték névleges feszültségét, megszakítóképességét, I²t értékét, csúcs-átengedési áramát vagy a gyártói koordinációs adatokat.

A hat tétel, amelyet a görbe olvasása előtt azonosítani kell

Ne a tengelyeknél kezdje. Kezdje a dokumentum címmezőjével és jelmagyarázatával.

Ellenőrizd	Mit kell rögzíteni	Álljon le, ha
Biztosítócsalád	Gyártó és pontos sorozat vagy osztály	A görbe egy másik sorozathoz tartozik
Biztosíték névleges értéke	A konkrét amper-görbe vagy sáv	A szükséges névleges érték hiányzik, és az interpoláció nem engedélyezett
Görbe típusa	Minimális olvadási, átlagos olvadási vagy teljes megszakítási idő	A görbe típusa nincs megadva vagy nem igazolható
Áramalap	Amper, kiloamper vagy a névleges áram többszörösei	A tengelyegységek nem egyértelműek
Időalap	Másodperc, ciklus vagy egyéb megadott mértékegység	A projektkövetelmény nem konvertálható a grafikonon ábrázolt mértékegységre
Feltételek és megjegyzések	AC/DC alap, vizsgálati feszültség, környezeti feltételezések, előterhelés, tűrés, frekvencia vagy egyéb gyártói megjegyzések	A tervezett rendszer kívül esik a közzétett feltételeken

Egy vizuálisan hasonló biztosítóból származó görbe nem helyettesítő megoldás. Két, azonos névleges áramú biztosítóbetét eltérő felhasználási kategóriával, betétkialakítással, idő-áram karakterisztikával és átengedett energiaértékkel rendelkezhet. A VIOX biztosítóbetét-terminológiai útmutató elmagyarázza, miért kell a cserélhető biztosítóbetétet és a teljes biztosítórendszert külön meghatározni.

Hogyan olvassuk az áram-idő karakterisztikát öt lépésben

Használja ezt a sorrendet, ha a tervezési kérdés a következő:

Egy adott áramerősség mellett körülbelül mennyi idő alatt olvad ki vagy szakítja meg az áramkört ez a biztosító?

1. lépés: Válassza ki a pontos görbét

Keresse meg a szükséges névleges áramerősségnek megfelelő vonalat vagy sávot a megfelelő biztosítócsaládon belül. Egy adatlap több névleges értéket is tartalmazhat. A sűrűn elhelyezkedő görbék könnyen összetéveszthetők, különösen logaritmikus skálájú diagramon.

Várt eredmény: egy azonosított görbe vagy sáv, amely egy dokumentált gyártói termékcsaládhoz és névleges áramerősséghez tartozik.

Leállítási feltétel: ne becsüljön meg hiányzó görbét a szomszédos névleges értékek között, kivéve, ha a gyártó kifejezetten engedélyezi ezt a módszert, vagy biztosítja a köztes adatokat.

2. lépés: Keresse meg az áramerősséget a vízszintes tengelyen

Olvassa el figyelmesen a tengelyfeliratot. Az x-tengely a következőket mutathatja:

• tényleges áramerősség amperben;
• várható áramerősség kiloamperben; vagy
• áramerősség a névleges áramerősség többszöröseként, például 2 × In vagy 10 × In.

Ha a tengely többszörösöket használ, számítsa ki a többszöröst, mielőtt belépne a diagramba:

Áramtöbbszörös = alkalmazott áram / biztosító névleges árama

Egy 100 A-t vezető 20 A-es biztosító esetén az alkalmazott áram 5 × In. Ez a számítás meghatároz egy pontot a tengelyen; a megfelelő görbe nélkül nem jelzi előre a működési időt.

Várt eredmény: egy áramérték, a diagrammal megegyező mértékegységben kifejezve.

Leállítási feltétel: ne kezelje az ampert és az In többszöröseit felcserélhetőként.

3. lépés: Mozogjon függőlegesen a görbéig vagy sávig

A kiválasztott áramértéktől húzzon egy függőleges vonalat felfelé, amíg az el nem éri a megfelelő biztosítógörbét.

Ha a grafikon egyetlen átlagos olvadási vonalat mutat, a metszéspont névleges értéket ad. Ha sávot, vagy külön minimális olvadási és teljes megszakítási határokat mutat, jegyezze fel mindkét metszéspontot.

Várt eredmény: egy metszéspont névleges vonal esetén, vagy két metszéspont időtartomány esetén.

Leállítási feltétel: ha a függőleges vonal több biztosítónévleges értéket is keresztez, a folytatás előtt ellenőrizze újra a jelmagyarázatot.

4. lépés: Mozogjon vízszintesen az időtengely felé

A metszéspontból kövesse a vonalat vízszintesen az y-tengelyig. Olvassa le az időt a logaritmikus beosztások segítségével.

Az 1 másodperc és 10 másodperc közötti félúton lévő pont nem 5,5 másodperc. 10-es alapú logaritmikus skálán a geometriai középpont körülbelül 3,16 másodperc. Használja a tényleges adatlapon található kisebb rácsosztásokat a lineáris vizuális interpoláció helyett.

Várt eredmény: egy névleges idő vagy egy határolt időtartomány, a mellette feltüntetett görbetípussal.

5. lépés: Jegyezze fel az eredményt a minősítőjével együtt

Egy hasznos mérnöki feljegyzés így néz ki:

Biztosító: [gyártó, sorozat, névleges érték]
Alkalmazott áram: [A vagy az In többszöröse]
Görbe típusa: [minimális olvadási / átlagos olvadási / teljes megszakítási]
Leolvasott eredmény: [idő vagy tartomány]
Dokumentum: [adatlap száma és revíziója]
Feltételek/korlátok: [vonatkozó megjegyzések]

Ne elégedjen meg azzal, hogy “a biztosíték 0,2 s alatt nyit”. A görbe típusa és a forrás nélkül egy másik olvasó nem tudhatja, hogy a 0,2 s a minimális olvadási, a névleges olvadási vagy a maximális teljes megszakítási időt jelenti-e.

Hogyan olvassuk az idő-áram karakterisztikát

Néha a tervezési követelmény fordított:

Mekkora áram szükséges ahhoz, hogy ez a biztosíték egy célidőn belül működjön?

Kezdje a szükséges időnél a függőleges tengelyen, haladjon vízszintesen a kiválasztott görbéig vagy sávig, majd haladjon függőlegesen lefelé az áramtengelyig.

Ez az irány hasznos az alábbiak ellenőrzésekor:

• hogy egy ismert hibaáram eléri-e a kívánt működési időtartományt;
• hogy egy rövid bekapcsolási áramlökés bekerül-e a biztosíték olvadási tartományába;
• hogy egy adott biztosítócsaládon belül melyik közzétett névleges érték áll a legközelebb egy meghatározott idő-áram követelményhez.

A válasz továbbra is a közzétett görbetípushoz kötődik. Az átlagos olvadási görbéről leolvasott áramérték nem igazolja a maximális megszakítást az adott időn belül.

Kidolgozott példa: Egy közzétett Mersen AJT30 görbe leolvasása

A Mersen egyoldalas Hogyan olvassunk le egy idő-áram görbét az AJT késleltetett J osztályú családot használja. Az adatlap felirata olvadási idő-áram adatok, és a Mersen a folyamatos görbéit névleges átlagos olvadási időként írja le.

A közzétett AJT30 görbe:

1. Lépjen be az x tengelyen a 160 A.
2. értéknél. Mozogjon függőlegesen a 30 A görbéig.
3. Mozogjon vízszintesen az időtengelyre.
4. A közzétett érték 10 másodperc.

Az ellenkező irányban olvasva:

1. Lépjen be az y-tengelyen a 0,1 másodperces értéknél.
2. Mozogjon vízszintesen a 30 A görbéig.
3. Mozogjon lefelé az áramtengelyre.
4. A közzétett érték 320 A.

Kérdés	Közzétett görbe útvonala	Eredmény a Mersen példáján
Mennyi ideig 160 A mellett?	160 A → AJT30 görbe → időtengely	10 s
Mekkora áramerősség 0,1 s-nél?	0,1 s → AJT30 görbe → áramtengely	320 A

Ezek az értékek szemléltetik, hogyan kell leolvasni az adott gyártói görbét. Ezek nem univerzális értékek minden 30 A-es biztosítékra,, és a közzétett átlagos olvadási karakterisztikát képviselik – nem pedig általános garanciát arra, hogy minden AJT30 pontosan azokban az időpontokban szakítja meg teljesen az áramkört. A feszültségérték, a megszakítóképesség, az alkalmazás és a gyártói adatlap többi része továbbra is meghatározza a végső választást.

A minimális olvadási, átlagos olvadási és teljes megszakítási idő különböző

A görbe körüli feliratok határozzák meg, hogy mit jelent a szám.

Görbe vagy kifejezés	Mit képvisel	Megfelelő használat	Mit nem igazol
Minimális olvadási / minimális ívképződés előtti idő	A legkorábbi időpont, amikor az olvadóbetét egy adott áramerősségnél megolvadhat	Áthidalási és koordinációs határérték-ellenőrzések	Végső megszakítási idő
Átlagos olvadás	Névleges vagy tipikus elem-olvadási viselkedés	Általános összehasonlítás és közelítő viselkedés	Garantált minimum vagy maximum
Ívoltási idő	Az elem olvadásától az áram megszakításáig eltelt idő	Az olvadás és a megszakítás közötti különbség megértése	Teljes válaszidő a hiba keletkezésétől
Teljes megszakítás	Olvadási idő plusz ívoltási idő	Maximális megszakítási határ, amennyiben akként került közzétételre	Berendezésvédelem az átengedett energia és a tűrőképességi adatok ellenőrzése nélkül
Tűréssáv	A vonatkozó minimum- és maximumgörbék által határolt tartomány	Konzervatív időtartomány-értelmezés	Egyetlen pontos működési idő

Az Eaton a megszakítási időt a túláram kezdetétől a végső áramkör-megszakításig tartó teljes intervallumként határozza meg, amely az olvadási időből és az ívoltási időből áll. A Mersen szelektivitási útmutatója hasonlóképpen különbséget tesz a minimális olvadási és a teljes megszakítási görbék között, és ezeket a határokat – nem pedig egy átlagvonalat – használja az eszközök közötti szelektivitás értékelésére.

A terminológia régiónként és gyártónként eltérő lehet. Az “ívképződés előtti” (pre-arcing) kifejezést gyakran használják az elem olvadása előtti időszakra; egyes szakirodalmak az “olvadási idő” kifejezést alkalmazzák. Olvassa el az adott adatforrásban feltüntetett definíciókat, ahelyett, hogy feltételezné, hogy minden katalógus azonos címkéket használ.

Miért logaritmikus mindkét tengely?

A biztosítók viselkedése az áramerősség és az idő széles tartományát öleli fel. Egyetlen diagramnak kell megjelenítenie a hosszú idejű túlterhelési viselkedést és a periódusidőnél rövidebb, nagyáramú viselkedést. A logaritmikus tengelyek ezeket az évtizedeket egy olvasható grafikonba sűrítik.

10-es alapú tengelyen:

Fő intervallum	Tipikus kisebb értékek
1-től 10-ig	2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
10-től 100-ig	20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90
0,01-től 0,1-ig	0,02, 0,03, 0,04, 0,05, és így tovább

A 10 és 20 közötti vizuális távolság nem ugyanaz, mint a 20 és 30 közötti. Ha a diagram felbontása nem elegendő a döntéshez, a kis képről való találgatás helyett szerezze be a gyártó digitális adatait, koordinációs szoftverét vagy egy tisztább görbét.

Görbeleolvasás átalakítása mérnöki ellenőrzéssé

Az idő-áram leolvasás csak akkor hasznos, ha összevetjük az elektromos rendszer követelményeivel. Általában három profil számít.

1. Normál terhelési és bekapcsolási áramlökés profil

Ábrázolja vagy írja le a várható indítási, mágnesezési, töltési vagy egyéb tranziens áram nagyságát és időtartamát. Erősítse meg, hogy a profil a szükséges tervezési ráhagyással és üzemi körülményekkel együtt a gyártó olvadási határán kívül marad.

Ne a névleges áramerősség növelésével oldja meg a zavaró kioldást. Ez a változtatás gyengítheti a vezető vagy a berendezés védelmét. Ellenőrizze a biztosítócsaládot, a késleltetési viselkedést, a környezeti feltételeket, a foglalat hőhatárait és a tényleges bekapcsolási áramlökés hullámformáját.

2. Védett vezető vagy berendezés határértéke

Hasonlítsa össze a biztosíték kioldási határgörbéjét az alkalmazandó vezető vagy berendezés tűrőképességi adataival. A biztosítéknak a káros túláramot a védett elem megengedett termikus vagy károsodási határértékének túllépése előtt meg kell szakítania.

Egy általános TCC ezt önmagában nem tudja megállapítani. A szükséges határértéknek az alkalmazandó tervezési módszerből, a berendezés adataiból vagy a célpiac hatóságától kell származnia.

3. Felmenő és lemenő oldali védelem

Két sorba kapcsolt biztosíték esetén a hagyományos görbeellenőrzés a következőket használja: a lemenő oldali eszköz teljes kioldási határgörbéjét és a a felmenő oldali eszköz minimális olvadási határgörbéjét. Ahol a lemenő oldali teljes kioldási görbe a vizsgált tartományban végig elkülönül a felmenő oldali minimális olvadási görbétől, ott a lemenő oldali biztosíték várhatóan előbb fog működni az adott ábrázolt tartományon belül.

Ez egy szűrési szabály, nem pedig egy univerzális szelektivitási tanúsítvány. A Mersen megjegyzi, hogy a hagyományos TCC-elemzés nem feltétlenül tükrözi pontosan a szelektivitást, ha áramkorlátozó eszközök és a megszakító pillanatnyi működése is érintett. Gyártói szelektivitási táblázatokra, tesztelt kombinációkra, csúcsáram-adatokra, I²t-adatokra vagy hivatalos védelmi tanulmányra lehet szükség.

A különálló technológiai összehasonlításhoz használja a VIOX olvadóbiztosító és MCB válaszidő-útmutatóját. A B/C/D karakterisztikájú megszakítókhoz és az elektronikus kioldási görbékhez használja a megszakító kioldási görbe útmutatóját.

Hol alkalmazható az I²t – és hol ér véget a TCC

A TCC az áramerősség nagyságát viszonyítja az időhöz. I²t az áram négyzetének idő szerinti integrálját írja le:

I²t = ∫ i²(t) dt

Mivel a hibaáram a megszakítás során változik, az integrál pontosabb, mint egy feltételezett állandó áramérték és egy időérték szorzata.

A biztosítékadatok különbséget tehetnek:

• olvadási vagy ívképződés előtti I²t: energia-integrál az elem olvadásáig;
• ívképződési I²t: energia-integrál az ív fennállása alatt;
• teljes megszakítási I²t: a kombinált integrál a végső megszakításig.

Használja a gyártó pontos meghatározásait és vizsgálati feltételeit. Az Eaton biztosítéktechnológiai útmutatója hangsúlyozza, hogy az impulzus I²t és az olvadási I²t összehasonlításakor figyelembe kell venni az alkalmazási hullámformát és a termékre vonatkozó útmutatást. A Littelfuse szintén különválasztja az idő-áram karakterisztikákat a csúcs-átengedési görbéktől: utóbbiak a korlátozó megszakítás során ténylegesen átengedett csúcsáramra vonatkoznak.

A TCC önmagában nem elegendő, ha a döntés az alábbiaktól függ:

• félvezető vagy teljesítményelektronikai ellenállóképesség;
• nagy várható rövidzárlati áram az áramkorlátozó tartományban;
• csúcs elektromechanikai igénybevétel;
• kaszkádolás, tartalék védelem vagy bevizsgált szelektivitási kombináció;
• vegyes biztosítékos és megszakítós rendszer, amely eléri a megszakító pillanatnyi kioldási tartományát;
• megfelelés a projektspecifikus szelektivitási követelménynek.

Ezekben az esetekben kérje el a gyártó I²t táblázatait, a csúcsátengedési diagramokat, a szelektivitási táblázatokat, a pontos eszközkarakterisztikákat és minden szükséges vizsgálati adatot.

Gyakori leolvasási hibák és a helyesbítő intézkedések

Hiba	Miért vall kudarcot	Helyes eljárás
A legközelebbi biztosítónévleges érték leolvasása a pontos helyett	A szomszédos névleges értékek karakterisztikái lényegesen eltérhetnek	Szerezze be a pontos névleges karakterisztikát
Az átlagos görbe garantált határértékként való kezelése	Az átlagos olvadási idő nem tartalmazza a tűrést, és előfordulhat, hogy az ívoltási időt sem	Használja a minimális olvadási és a teljes megszakítási határértékeket
Logaritmikus tengely olvasása lineárisként	A becsült pont messze eshet a közzétett értéktől	Kövesse a feliratozott logaritmikus beosztásokat
Az amperértékek figyelmen kívül hagyása az In többszöröseivel szemben	Az x-tengely pontja hibássá válik, mielőtt a görbét leolvasnák	Végezze el a mértékegységek kifejezett átváltását
Annak feltételezése, hogy a “nyitás” mindig teljes megszakítást jelent	A gyártói terminológia és a görbecímkék eltérőek	Jegyezze fel a dokumentum pontos kifejezését
Nem összefüggő vizsgálati alapokon nyugvó görbék összehasonlítása	A látszólagos eltérés nem feltétlenül ugyanazokat a körülményeket tükrözi	Használjon kompatibilis gyártói/projektadatokat
A TCC önmagában történő használata az áramkorlátozó tartományban	A csúcsáram és az energia határozhatja meg az eredményt	Ellenőrizze az I²t, a csúcsátengedési és a szelektivitási adatokat
Kizárólag az áramerősség szerinti választás	A feszültség, a megszakítóképesség, az osztály, a foglalat és az alkalmazás továbbra is tisztázatlan	Adja meg a teljes biztosíték-specifikációt

Biztosíték TCC kiértékelő munkalap

Másolja ezt a táblázatot a tervezési dokumentációba vagy a beszerzési felülvizsgálatba.

Mező	Projektbejegyzés
Gyártó
Biztosítékcsalád / sorozat
Katalógusszám
Névleges áram
Névleges feszültség és AC/DC alap
Megszakítóképesség
Görbedokumentum és revízió
Görbe típusa
Vízszintes tengely mértékegysége
Függőleges tengely mértékegysége
Alkalmazott áram vagy szükséges idő
Olvadási idő értékének vagy tartományának leolvasása
Teljes megszakítási idő értékének vagy tartományának leolvasása
Terhelési/bekapcsolási áramlökés profil ellenőrizve	Igen / Nem
Védett berendezés vagy vezető határértéke ellenőrizve	Igen / Nem
Felmenő/lemenő irányú koordináció ellenőrizve	Igen / Nem
I²t adatok szükségesek és ellenőrizve	Igen / Nem / Nem alkalmazható
Csúcsátengedési adatok szükségesek és ellenőrizve	Igen / Nem / Nem alkalmazható
Gyártói szelektivitási táblázat vagy vizsgálat szükséges	Igen / Nem / Nem alkalmazható
Feltételezések és megoldatlan tételek

A teljes körű biztosíték-specifikációhoz szükség van a megfelelő felhasználási kategória vagy biztosítékosztály, a fizikai kialakítás, a foglalat kompatibilitása és az alkalmazási feltételek meghatározására is. Kezdje a következővel: VIOX elektromos biztosíték útmutató a szélesebb körű eszköz- és kiválasztási kontextusért; használja a IEC 60269 biztosíték-kiválasztási útmutatót az IEC osztály és a rendszerhatárok meghatározásához; majd használja a VIOX biztosíték termékoldalt dokumentumot a termékcsalád értékelésének kereskedelmi útvonalaként.

Végső ellenőrzés a biztosíték jóváhagyása előtt

Egy megalapozott TCC-eredménynek mind az öt kérdésre választ kell adnia:

1. Ez a pontos gyártói család és áramerősség-besorolás?
2. Az eredmény minimális olvadási, átlagos olvadási vagy teljes megszakítási időt jelöl?
3. A logaritmikus skála leolvasása a megfelelő mértékegységekben történt?
4. A biztosíték elviseli a tervezett terhelési profilt, és a vonatkozó károsodási határérték előtt megszakít?
5. Ellenőrizték az I²t értékeket, a csúcsátengedési áramot, a szelektivitási táblázatokat és egyéb névleges értékeket minden olyan esetben, ahol a TCC önmagában nem elegendő?

Ha bármelyik válasz bizonytalan, tekintse a kiválasztást ideiglenesnek. Ellenőrizhető termékkéréssel kapcsolatban küldje el a rendszerfeszültséget, az AC/DC üzemet, a névleges áramot, a bekapcsolási áramlökést, a várható zárlati áramot, a biztosítékosztályt, a szükséges működési időt, a foglalat típusát és a koordinációs követelményeket a következő címre: [email protected].

Források

• IEC 60269-1:2024 — Kisfeszültségű biztosítók, 1. rész: Általános követelmények
• Mersen — Hogyan olvassunk ki egy idő-áram karakterisztikát
• Mersen — Szelektív koordináció értékelése áramkorlátozó biztosítók és nem áramkorlátozó megszakítók között
• Eaton — Biztosítótechnológia: terminológia, specifikációk és eszközválasztás
• Littelfuse — Fuseology kiválasztási útmutató
• Littelfuse — A biztosítók alapjai