RACPRO1 シリーズによる信頼性の高いヒューズおよびサーキットブレーカートリップ

DIN-rail mounted e-Fuse from RECOM
上図(図 1)の配置を考えてみましょう。プライマリスイッチングキャビネット(アプリケーション#1)には、480Wの24VDC電源(RACPRO1-T480/24V)が供給されます。5Aの負荷を持つセカンダリスイッチングキャビネット(アプリケーション#2)は、同じ電源から25mのケーブルで供給されます。保護を強化するため、リモートアプリケーションにはDCサーキットブレーカーが含まれています。

Block Diagram of an installation with a remote application

図.1:リモート・アプリケーションの設置ブロック図

問題:長いケーブルでの電圧降下

全長50m(片道25m)の2.5mm2ケーブルの総抵抗値は174mΩです。サーキットブレーカーの内部抵抗は56mOhmです。アプリケーション#2の標準的な負荷は5Aです。

その結果、アプリケーション#2の電源電圧は次のようになります。:
Vsupply - IR = 24V - (5A x 230mOhm) = 22.85V。

この電源電圧は公称24V電源レベルを下回ります。

Output Voltage Trim

図2:出力電圧トリム

解決策: RACPRO1 Vout Trimを使用して、電圧降下を補正

RACPRO1 シリーズには、長いケーブルの電圧降下を相殺するための出力電圧を微調整できるフロントパネル調整トリマーがあります(図2)。この例では、出力を24.6Vまでトリミングし、電圧降下のバランスをとることができます。

  • アプリケーション#1には24.6V(公称値より600mV高い)が出力されます。
  • アプリケーション#2には23.4V(公称値より600mV低い)が供給されます。

どちらの電源電圧も±2.5%の許容範囲内です。

問題:安全な DC 接点ブレーカーのトリップ

サーモマグネティック直流サーキットブレーカは、2つの異なる特性を組み合わせた過負荷トリップ曲線で動作します:

  • サーマル・トリップは持続的な過負荷に反応し、過電流が続くと負荷を切断します。
  • マグネットトリップははるかに速く反応しますが、作動するにはより高い過電流サージが必要です。

どちらのトリップ機構にも、以下のような公差が組み込まれています(図3):

Typical DC Circuit Breaker
Circuit Breaker tripping characteristic

図3:典型的な直流遮断器とそのトリップ特性

公称負荷電流(5A)では、サーキットブレーカは影響を受けません。10Aに達する高い起動電流でも、過電流状態が5秒未満続く限りトリップしません(温度特性)。短絡故障状態において、電源装置が最大出力電流(20A)を供給すると、サーマル・トリップは最終的に作動するが、反応には1.5秒から10秒かかります(点線)。この遅延は、負荷を損傷や過熱から保護するには長すぎる可能性があります。

解決策: RACPRO1 簡単ヒューズトリッピング

幸いなことに、RACPRO1シリーズは最大20msの間、250%の短時間ヒューズトリップ電流を供給できます。480Wバージョンの場合、これは 250% x 20A = 50A に相当します。このレベルでは、サーキットブレーカは高速応答磁気トリップモードになり、2ms および 10ms 以内にトリップします(黄色の点線)。

問題:安全な DC ヒューズのトリップ

サーキットブレーカの代わりに DC ヒューズを使用することができます。これはより費用対効果の高いオプションであり、LED インジケータ内蔵の DIN レール取り付けヒューズホルダーが容易に入手可能です(図 4)。ただし、高突入電流による迷惑なトリップを防止し、経年劣化や高温動作による長期的な性能低下を考慮するため、より高い定格のヒューズが必要です。5A負荷の場合、7.5Aのヒューズが推奨されます。

DC Fuse in a DIN-rail mounting
typical characteristic (at 25°C) of a DIN-rail mounted DC Fuse

図4:DINレール取付型DCヒューズとその代表特性(25℃の場合)

負荷電流が 5Aの場合、7.5Aのヒューズは通常動作中無傷のままです。最大10Aの高起動電流でも、過電流事象が5秒未満であればヒューズはトリップしません(点線)。短絡故障の場合、電源の最大出力電流(20A)ではヒューズは溶断しますが、その反応時間は200msです(赤の点線)。比較的速いとはいえ、この遅延時間は特定の繊細なアプリケーションにとっては長すぎるかもしれません。

解決策: RACPRO1 簡単ヒューズトリッピング

幸いなことに、RACPRO1シリーズは、20msで250%の短時間ヒューズトリップ電流を提供します。480Wバージョンの場合、これは250% x 20A = 50Aに相当し、DCヒューズは4ms未満で確実にトリップします。(黄色の点線)。

結論

短絡保護された電源であっても、出力に直流サーキットブレーカーやヒューズを取り付けることが、さらなる保護のために有益なアプリケーションもあります。しかし、これらのコンポーネントは、長い電源ケーブルと同様に、電圧降下を含みます。このような電圧降下を補正するために、フロントパネルの出力電圧トリムを使用することができます。

外部サーキットブレーカーまたはヒューズを使用する場合、電源が直ちに短絡保護に移行することなく短時間の過電流を供給し、過電流保護デバイスが適切に作動することが重要です。RACPRO1シリーズは、250%/20msの容易なヒューズトリップ電流を特徴としています。

アプリケーション
  Series
1 AC/DC, 4 Channels Output, DIN-Rail RACPRO1-4SP Series
Focus New
  • Push-in connectors for tool-less wiring
  • Start-Up delay adjustable by switch
  • NEC Class 2 limit switchable (for 5A module)
  • Adjustable power limit & load indication by LED