請看下圖所示的布置(圖 1)。主配電柜(應用 #1)由 480W 24VDC 電源(RACPRO1-T480/24V)供電。負載為 5A 的次級開關柜(應用 #2)通過 25m長的電纜由同一電源供電。為加強保護,遠程應用包括一個直流斷路器。
圖 1:遠程應用場景的安裝框圖
問題:長電纜上的電壓降
總長度為 50 m(往返各 25 m)的 2.5 mm2 電纜的總電阻為 174 歐姆。斷路器的內阻為 56mOhm。應用 #2 的典型負載為 5A。
因此,應用 #2 的電源電壓為 Vsupply – IR = 24V – (5A x 230mOhm) = 22.85V。
該電源電壓低于標稱的 24V 電源水平。
圖 2: 輸出電壓可調
解決方案:使用 RACPRO1 Vout微調補償電壓降
RACPRO1 系列包括一個前端面板調節微調器,可對輸出電壓進行微調,以抵消長電纜中的電壓降(圖 2)。在此示例中,輸出電壓可微調至 24.6V,以平衡壓降。
應用 #1 接收6V(高于額定值 600mV)。
應用 #2 接收4V(低于額定值 600mV)。
兩個電源電壓均保持在可接受的 ±2.5% 范圍內。
問題:安全直流觸點斷路器跳閘
熱磁直流斷路器的過載跳閘曲線結合了兩個明顯的特征:
熱跳閘對持續過載做出反應,如果電流仍然過大,則斷開負載。
磁跳閘反應更快,但需要更高的過電流浪涌才能觸發。
兩種跳閘機制都有內置公差,如下圖所示(圖 3)
圖 3: 典型直流斷路器及其跳閘特性
在額定負載電流(5A)下,斷路器不受影響。即使啟動電流高達 10A,只要過流情況持續時間小于 5s(熱特性),斷路器也不會跳閘。 在短路故障情況下,當電源輸出最大電流(20A)時,熱跳閘最終會啟動,但需要 1.5s至 10s的時間(虛線)。這一延遲時間可能過長,無法保護負載免受損壞或過熱。
幸運的是,RACPRO1 系列可提供 250% 的短期斷路器跳閘電流,持續時間長達 20ms。對于 480W 版本,該電流為 250% x 20A = 50A。在這一水平上,斷路器進入快速反應磁性跳閘模式,可在 2ms 和 10ms 內跳閘(黃色虛線)。
問題:安全直流熔斷器跳閘
可以使用直流熔斷器代替斷路器。這是一種成本效益更高的選擇,而且可隨時提供內置 LED 指示燈的導軌安裝式熔斷器座(圖 4)。不過,需要使用額定值更高的熔斷器,以防止高浪涌電流造成的跳閘干擾,并考慮到由于老化或工作溫度過高而導致長期性能下降。對于 5A 的負載,建議選擇 7.5A 的熔斷器。
圖 4: DIN 導軌安裝的直流熔斷器及其典型特性(25°C 時)
在 5A 的負載電流下,7.5A 的熔斷器在正常運行期間保持完好。即使啟動電流高達 10A,如果過流持續時間少于 5s(虛線),熔斷器也不會跳閘。發生短路故障時,在電源的最大輸出電流(20A)下,熔斷器會熔斷,但其反應時間為 200ms(紅色虛線)。雖然反應時間相對較快,但對于某些敏感應用來說,這個延遲時間可能還是太長了。
解決方案:RACPRO1 智能電子斷路器輕松觸發
幸運的是,RACPRO1 系列的智能電子斷路器跳閘電流為 250%,持續時間為 20ms。對于 480W 版本,這相當于 250% x 20A = 50A,確保斷路器在 4ms 內跳閘。(黃色虛線)。
結 論
即使使用短路保護電源,在某些應用中,輸出端安裝直流斷路器或熔斷器也能提供額外的保護。然而,這些元器件和任何長的電源電纜一樣,都會產生電壓降。為了補償這些電壓降,可以使用前端面板輸出電壓調節器。
在使用外部斷路器或熔斷器時,重要的是電源能夠提供短期過電流而不會立即進入短路保護,確保過流保護裝置正確啟動。RACPRO1 系列的智能電子斷路器跳閘電流為 250%/20ms。
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原文標題:技術解析 | RACPRO1 智能電子斷路器, 如何進行電路保護?
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