Richtlinien zur Sicherungsdimensionierung

Ein Schutzdesign muss zunächst definieren, was geschützt werden muss, und dann den Schutz an die Spezifikation anpassen. für Spitzenstrom * t, Mittelstrom.

Sicherungen haben ein I*t-Profil für schnelles, normales und langsames Auslösen, jeweils unterschiedlich in der Schutzgeschwindigkeit von I> Nennhaltestrom gegenüber t-Dauer.

Während Kappenlasten und Glühbirnen einen sehr kurzen Spitzenstrom >> Iavg haben, können Motoren mit Ipk = 800 % * I_rated in vielen Fällen viel länger dauern.

Diese Zeitdauer hängt vom Trägheitsmassenverhältnis/Drehmomentverhältnis ab und kann zu sehr langen Zeiten führen. Der Spitzenstrom fällt mit zunehmender Geschwindigkeit und wird durch den DCR [Ω] der Spule und des Schalters begrenzt, aber It (Amp-sec) war die übliche Nennleistung für Sicherungen, aber genauer ist I²t, das jetzt verwendet wird, da es Zeit ist, den Sicherungseinsatz mit I²R zu schmelzen t Energie (Watt Sek.)

Was möchten Sie schützen?

• den Transistor?, dann einen aktiven Strombegrenzer mit 75mV Stromsensor verwenden.
• die Spuren vom Verdampfen?
• der Batteriestrom von einem Kurzschluss? ... kann eine Polyfuse arbeiten oder einen schnellen Schlag mit dem 2- bis 5-fachen Nennstrom ausführen, abhängig von der Zeit der vollen Motorbeschleunigung.

Eine Faustregel für das Design erfordert eine Spezifikation für t vs I und eine SOA-Spezifikation (Safe Operating Area) für den zerbrechlichen Teil, der geschützt werden muss.

Da beides fehlt, kann man nur raten.

Meine Vermutung

Verwenden Sie eine träge 0,5-W-1206-SMD-Sicherung, die 20 % über dem I²t-Wert Ihres Motors im schlimmsten Fall liegt, den Sie berechnen oder messen.

1/2 W ist die Verlustleistung in der Sicherung bei maximalem Nennstrom, der in >=4 Stunden durchbrennt. Erlauben Sie je nach Häufigkeit von Motorstößen bei voller Spannung etwa 10 % bis 20 % Verschlechterung für die Alterung.

siehe https://www.digikey.com/product-detail/en/bel-fuse-inc/C1S-2/507-1189-2-ND/809333

zB wenn Imax=1,3 und Ipk=8*Imax=10,4A und Ipk²= 108[A²] was bei Volllast und voller Drehzahl auf 1,7[A²] abfällt. Bestimmen Sie dann die Zeit der Beschleunigung, die von Reibung und Masse oder Änderung der kinetischen Energie abhängt.

Meinung

In einem gut ausgelegten System verliert die Sicherung etwa <= 1 % der Last zum Halten des Stroms. Abhängig von der Spannung kann Ihre Spannung schlechter sein, z. B. 5 %, was sich auf das Spitzendrehmoment auswirkt, sodass ein aktiver 75-mV-Shunt-Strombegrenzer schneller und effizienter sein kann, wenn er mit einem komplexen Filter korrekt ausgeführt wird.

Als Erstes sollten Sie sich fragen, was genau Sie mit „System gegen Kurzschluss schützen“ meinen. Vermutlich müssen Sie die Verkabelung schützen und verhindern, dass sie bei einem Kurzschluss einen gefährlichen Zustand verursacht. Wenn Sie beabsichtigen, den Motor vor Überlastung (z. B. Abwürgen) zu schützen, haben Sie eine etwas andere Anforderung. Sicherungen (sogar nicht-slo-blo-Typen) können eine ganze Weile brauchen, um sich bei einer mäßigen Überlastung zu öffnen. Oder sie können früher öffnen, wenn es ihnen zu heiß wird. Sie sind keine Präzisionsgeräte.

Wenn Sie zum Schalten des Motors ein Festkörpergerät verwenden, besteht eine gute Chance, dass es ausfällt, wenn ein Kurzschluss auftritt, lange bevor die Sicherung öffnet. Ein kurzer Kurzschluss könnte dazu führen, dass der Transistor (oder ein verschweißtes Relais) ständig leitet und der Motor niemals abschaltet. Das Schützen eines Halbleiters mit einer Sicherung ist normalerweise eine teure und oft mühsame Aufgabe.

Motoren ziehen beim Starten einen Stromstoß, der die Sicherung sofort durchbrennen oder sie nur allmählich schwächen kann, sodass sie nach einer Reihe von Zyklen ausfällt. Testen Sie dazu!

Schließlich funktionieren Sicherungen, indem sie Leistung verbrauchen, sodass Sie im normalen Betrieb ein wenig Spannung in der Sicherung verlieren. Stellen Sie sicher, dass es nicht zu viel ist, damit Ihre Schaltung gut funktioniert. Dies ist besonders wichtig bei niedrigen Gleichspannungen.

Ihr 2A-Slo-Blo klingt vernünftig, ohne andere Informationen, aber es ist möglicherweise zu niedrig. Sie haben nicht unbedingt einen Vorteil, wenn Sie es schließen. Wenn die Verkabelung 10 A aufnehmen kann und der Transistor sowieso tot ist, kann eine 5-A-Sicherung genauso effektiv sein.

Wählen Sie eine Sicherung basierend darauf, wie viel Überstrom Ihr Gerät in der Schmelzzeit der Sicherung verarbeiten kann. Wenn Ihr Motor dauerhaft 1,9 A verarbeiten kann, ist die 2-A-Sicherung in Ordnung - aber sie muss auch 2 A verarbeiten können, so lange es dauert, bis die Sicherung schmilzt. Da es sich um einen Motor und nicht um empfindliche Elektronik handelt, wird es wahrscheinlich mit etwas Überstrom in Ordnung sein.

Wählen Sie andererseits keine zu niedrige Sicherung. Motoren haben kurz nach dem Einschalten einen hohen Einschaltstrom, der bis zu einem Mehrfachen des normalen Betriebsstroms betragen kann. Dies kann abgemildert werden, indem die angelegte Spannung langsam erhöht wird oder indem die Stromversorgung erst angeschlossen wird, wenn der Motor bereits auf Drehzahl ist, sofern dies in Ihrem Design eine Option ist. Wenn Sie also eine 1,5-A-Sicherung für einen 1,3-A-Motor verwenden, ist es wahrscheinlich, dass die Sicherung beim Einschalten durchbrennt.

Wenn Sie sich Sorgen machen, auch nur für eine Millisekunde zu viel Strom zu haben, ist eine Sicherung allein nicht der richtige Weg. Es gibt andere Geräte, wie beispielsweise die Strombegrenzungsdiode oder einen Spannungsregler in Strombegrenzungskonfiguration, die viel schneller reagieren können. Diese Geräte lassen jede Überspannung über sich selbst fallen, um den Strom auf seinen Nennwert zu begrenzen, was im Falle eines Kurzschlusses zu einer schnellen Überhitzung führt. Eine richtig gewählte kann den Strom jedoch lange genug auf ein sicheres Niveau begrenzen, damit Ihre Sicherung durchbrennen kann.