Fusibles pour semi-conducteurs

Transcription

1 Fusibles pour semi-conducteurs

2 Trois familles de semi-conducteurs de puissance 1 Diode Thyristor Triac Transistor bipolaire GTO GCT 2 MOS Transistor de puissance Cool MOS 3 MCT GBT EGT 2/ 25

3 Histoire du semi-conducteur de puissance Triac 1 1 Diode Thyristor Bip.Tr.Module GTO GCT 2 2 Power MOS Cool MOS Power GBT Module GBT Press Pack PM MCT EGT 3/ 25

4 Applications des semi-conducteurs de puissance Énergie GTO Traction ndustrie GBT Varistances diodes Automobiles Ci MT Diodes Télécommunications Électroménager 4/ 25

5 Applications des semi-conducteurs de puissance Réseau Application Convertisseur de, V, fréquence. AC Cycloconvertisseur AC Redresseur DC DC Onduleur AC 5/ 25 Hacheur DC

6 Applications des redresseurs Électrolyse Traitement de surface galvanique Fours à arc Chargeur de batteries Réseaux courant continu Générateurs Redresseurs de sous-station Variateurs de vitesse courant continu V 6/ 25

7 Applications des onduleurs Transport 50, 60 et 400 Hz Variateurs de vitesse triphasés Réseaux embarqués UPS Alimentations statiques ininterruptibles V 7/ 25

8 Deux types de défauts Défaut interne Diode défaillante Disjoncteur Charge 8/ 25

9 Deux types de défauts Défaut externe Disjoncteur Défaut dans la charge 9/ 25

10 Protection totale Les fusibles doivent interrompre les défauts internes et externes FUSBLES SF1 C H A R G E FUSBLES SF2 C H A R G E Choix de l emplacement des fusibles : deux possibilités 2 t fuse < 2 t jonction 10 / 25

11 Protection interne Les fusibles doivent interrompre les défauts internes au convertisseur. Les fusibles doivent être montés dans les bras du convertisseur. Les fusibles doivent interrompre les courants de défauts produits par la défaillance des semi-conducteurs. 2 t fuse < 2 t boîtier 11 / 25

12 Critères de sélection des fusibles pour semi-conducteur Tension V Fusible V défaut Courant Fusible > RMS 2 t total 2 t total < 2 t semi conducteur (Jonction ou boîtier) Pouvoir de coupure PC Fusible > défaut Tension d arc V arc fusible < V semi-conducteur 12 / 25

13 Choix de la tension nominale (U N ) redresseur Onduleur à modulation de largeur d impulsion Démarreurs progressifs Variateur de vitesse courant continu régénérateur U N V RESEAU Pas de formule car le fusible interrompt une décharge de condensateur. l faut utiliser une notice d application spécifique avec des courbes spéciales appropriées. U N V RESEAU U N V RESEAU + V CONTNU 2 13 / 25

14 Paramètres Température ambiante Dimensions des câbles & barres Refroidissement Courant Fréquence La sélection du courant nominal du fusible nécessite des coefficients correcteurs Conditions d essais de la CE C max. 1m de long de chaque côté du fusible câbles jusqu à 400A câble en cuivre de 240mm² pour 400A Barres en cuivre de 600mm² pour 1000A naturel Permanent et stable 50 or 60 hertz Conditions de fonctionnement dans les équipements 40 C to 60 C dans la plupart des cas La longueur est plus courte que 1m, Une extrémité peut être connectée à un composant très chaud ou à un refroidisseur à eau. En général la densité de courant dans les câbles ou barres est plus élevée. La matière est le cuivre ou l aluminium. Naturel ou ventilation forcée ou refroidissement à eau Variable avec des surcharges dans la plupart des cas 0 to 20 kilohertz 14 / 25

15 Coefficient directeur pour la température ambiente θ a T Cubicle Cubicle Coefficients correcteurs a = ambiante A 2 = cycles de courant B 1 = ventilation B 2 = surcharges répétitives C 1 = connexions Cf 3 = surcharge occasionnelle C PE = effet de proximité A 1 a a θ a 30 N RMS A 1 15 / 25

16 Coefficient correcteur pour la ventilation Air velocity RMS B V 1 0,05 * V V 5 m / s Coefficients correcteurs a = ambiante A 2 = cycles de courant B 1 = ventilation B 2 = surcharges répétitives C 1 = connexions Cf 3 = surcharge occasionnelle C PE = effet de proximité N A 1 RMS * B V 16 / 25

17 Coefficient correcteur pour les connexions RMS Coefficients correcteurs a = ambiante A 2 = cycles de courant B 1 = ventilation B 2 = surcharges répétitives C 1 = connexions Cf 3 = surcharge occasionnelle C PE = effet de proximité N A * B RMS * 1 V C 1 17 / 25

18 Coefficient correcteur pour l effet de proximité Coefficients correcteurs L d a = ambiante A 2 = cycles de courant B 1 = ventilation B 2 = surcharges répétitives C 1 = connexions Cf 3 = surcharge occasionnelle C PE = effet de proximité O A D fréquence > 100 Hz pour la plupart des fusibles C PE = 0.9 at 1000 Hz C PE = 0.8 at 5000 Hz N A 1 * B V RMS * C 1 * C PE 18 / 25

19 Coefficient correcteur pour les cycles de courant max permanent EFF T t Coefficients correcteurs a = ambiante A 2 = cycles de courant B 1 = ventilation B 2 = surcharges répétitives C 1 = connexions Cf 3 = surcharge occasionnelle C PE = effet de proximité N A 1 * B V * C RMS 1 * C PE * A ' 2 19 / 25

20 Coefficient correcteur pour les surcharges répétitives C Coefficients correcteurs a = ambiante A 2 = cycles de courant B 1 = ventilation B 2 = surcharges répétitives C 1 = connexions Cf 3 = surcharge occasionnelle C PE = effet de proximité Pour tenir environ surcharges il faut : F = 3 C avec des fusibles PSC F = 3,5 C avec des fusibles am ou capsules UR- & gr- F B C ' 2 t on d Courbe de prearc du fusible t on C F 20 / 25

21 Coefficient correcteur pour les surcharges occasionnelles Coefficients correcteurs a = ambiante A 2 = cycles de courant B 1 = ventilation B 2 = surcharges répétitives C 1 = connexions Cf 3 = surcharge occasionnelle C PE = effet de proximité F Cf C ' 3 F Cf ' 3 0,75 = 1,33 C pour environ 100 à 150 surcharges C t on Courbe de prearc du fusible d t on C F 21 / 25

22 Caractéristiques ²t 2 t(ka 2 s) 10ms (5ms) 5ms (1ms) t total (t prearc ) A gr 100 RMS (ka) 22 / 25

23 Tension continue VDC en fonction de la constante de temps du circuit (L/R) U 20ms < U 10ms L/R (ms) L/R V DC FUSE mportant! 20 DEFAUT > DEFAUT MNMUM (défini dans la documentation) 10 U A U B V DC FUSBLE 23 / 25

24 Exemple d une grande usine (ciment, acierie ) Variateur de tension et fréquence variateur de vitesse moteur courant alternatif AS (UPS) Démarreur progressif variateur de vitesse moteur courant continu 24 / 25

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