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脉冲电流对熔断器的影响及设计考量

1.脉冲电流的热效应与机械疲劳

脉冲电流会在熔断器内部产生热循环(ThermalCycling),导致以下影响:

热应力积累:每次脉冲电流通过时,熔断器的熔丝会因焦耳热(I²R)而升温,随后冷却,反复的热胀冷缩会导致材料疲劳。

机械疲劳:长期的热循环可能使熔断体内部结构逐渐劣化,最终影响其熔断特性和使用寿命。

HRW12-12/100复合型跌落式熔断器-恩彼迈

2.脉冲I²T与熔断器额定I²T的关系

熔断器的设计需确保脉冲I²T值远小于其标称熔断I²T值(即熔断器熔断所需的热能量)。两者的比值U决定了熔断器能承受的脉冲次数:

 

可承受脉冲次数

U=脉冲I²T/熔断器I²T(%)

100,000次

≤20%

10,000次

≤30%

1,000次

≤40%

 

关键说明:

U值越小,熔断器能承受的脉冲次数越多,寿命越长。

脉冲间隔必须足够长,以确保前一次脉冲产生的热量充分散逸,避免累积效应导致过早失效。

3.典型脉冲波形的I²T近似计算公式

矩形波(Square):I²T=Ip².t

三角波(Triangular):I²T=⅓Ip².t

指数衰减波(Exponential): I²T=½Ip².t

注:Ip=脉冲峰值电流,t=脉冲持续时间

4.设计建议

选择恩彼迈跌落式熔断器时:需根据实际脉冲电流的I²T值,确保其不超过熔断器标称I²T的20%~40%(具体取决于所需寿命)。

散热要求:在高频脉冲应用中,需保证足够的冷却时间,或选用散热性能更好的熔断器。

验证测试:对于关键电路,建议通过实际脉冲老化测试验证熔断器的耐久性。

5.结论

脉冲电流是影响熔断器寿命的关键因素,设计时应严格控制脉冲I²T与熔断器I²T的比值(U),并确保足够的散热时间。通过合理选型和计算,可显著提升熔断器在脉冲负载下的可靠性。

HRW12-24/100复合型跌落式熔断器-恩彼迈

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