Fusibles pour semi-conducteurs
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Fusibles pour semi-conducteurs Trois familles de semi-conducteurs de puissance 1 Diode Thyristor Triac Transistor bipolaire GTO IGCT… 2 MOS Transistor de puissance Cool MOS 3 MCT IGBT IEGT… 2 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 Histoire du semi-conducteur de puissance 1957 1960 1970 1980 1990 2000 Triac 1 Thyristor 1 GTO IGCT Diode Bip.Tr.Module 22 Power MOS Cool MOS Power IGBT Module 1 IGBT Press Pack 1 + 3 IPM MCT 3 3 / 25 Copyright Mersen ® IEGT TM_105_SCFUSEfr_001_0112 Applications des semi-conducteurs de puissance GTO Énergie Industrie IGBT Ci MT Télécommunications 4 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 Traction Varistances diodes Automobiles Diodes Électroménager Applications des semi-conducteurs de puissance Application Réseau Convertisseur de I, V, fréquence. Cycloconvertisseur AC AC Redresseur DC Onduleur DC AC Hacheur DC 5 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 Applications des redresseurs I 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 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 Applications des onduleurs I Transport 50, 60 et 400 Hz Variateurs de vitesse triphasés UPS Réseaux embarqués Alimentations statiques ininterruptibles V 7 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 Deux types de défauts Défaut interne Diode défaillante Disjoncteur Charge 8 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 Deux types de défauts Défaut externe Disjoncteur Défaut dans la charge 9 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 Protection totale Les fusibles doivent interrompre les défauts internes et externes FUSIBLES SF1 FUSIBLES SF2 C H A R G E Choix de l’emplacement des fusibles : deux possibilités I2tfuse < I2tjonction 10 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 C H A R G E 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. I2tfuse < I2tboîtier 11 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 Critères de sélection des fusibles pour semi-conducteur Tension V Fusible V défaut Courant I Fusible > IRMS I2t total < I2t semi conducteur I2t total (Jonction ou boîtier) 12 / 25 Pouvoir de coupure PC Fusible > I défaut Tension d’arc V arc fusible < Vsemi-conducteur Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 Choix de la tension nominale (UN) redresseur UN VRESEAU Onduleur à modulation de largeur d’impulsion Pas de formule car le fusible interrompt une décharge de condensateur. Il faut utiliser une notice d’application spécifique avec des courbes spéciales appropriées. Démarreurs progressifs UN VRESEAU Variateur de vitesse courant continu régénérateur 13 / 25 Copyright Mersen ® UN VRESEAU + VCONTINU 2 TM_105_SCFUSEfr_001_0112 La sélection du courant nominal du fusible nécessite des coefficients correcteurs Paramètres Conditions d’essais de la CEI-60269 Conditions de fonctionnement dans les équipements Température ambiante 30°C max. 40°C to 60°C dans la plupart des cas Dimensions des câbles & barres 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 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. Refroidissement naturel Naturel ou ventilation forcée ou refroidissement à eau Courant Permanent et stable Variable avec des surcharges dans la plupart des cas Fréquence 50 or 60 hertz 0 to 20 kilohertz 14 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 θa Coefficient directeur pour la température ambiente___ TCubicle Coefficients correcteurs a = ambiante A’2 = cycles de courant B1 = ventilation B’2 = surcharges répétitives C1 = connexions Cf3= surcharge occasionnelle CPE= effet de proximité Cubicle A1 15 / 25 Copyright Mersen ® a θa a 30 TM_105_SCFUSEfr_001_0112 IRMS IN A1 Coefficient correcteur pour la ventilation Air velocity IRMS B V 1 0,05 * V V5m/s Coefficients correcteurs a = ambiante A’2 = cycles de courant B1 = ventilation B’2 = surcharges répétitives C1 = connexions Cf3= surcharge occasionnelle CPE= effet de proximité 16 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 IRMS IN A1 * B V Coefficient correcteur pour les connexions IRMS Coefficients correcteurs a = ambiante A’2 = cycles de courant B1 = ventilation B’2 = surcharges répétitives C1 = connexions Cf3= surcharge occasionnelle CPE= effet de proximité 17 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 IRMS IN A1 * B V * C1 Coefficient correcteur pour l’effet de proximité Coefficients correcteurs a = ambiante A’2 = cycles de courant B1 = ventilation B’2 = surcharges répétitives C1 = connexions Cf3= surcharge occasionnelle CPE= effet de proximité d L O A D fréquence > 100 Hz pour la plupart des fusibles CPE = 0.9 at 1000 Hz CPE = 0.8 at 5000 Hz 18 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 IRMS IN A1 * B V * C1 * CPE Coefficient correcteur pour les cycles de courant Imax I permanent IEFF T t Coefficients correcteurs a = ambiante A’2 = cycles de courant B1 = ventilation B’2 = surcharges répétitives C1 = connexions Cf3= surcharge occasionnelle CPE= effet de proximité 19 / 25 Copyright Mersen ® IRMS IN A1 * B V * C1 * CPE * A '2 TM_105_SCFUSEfr_001_0112 Coefficient correcteur pour les surcharges répétitives Coefficients correcteurs a = ambiante A’2 = cycles de courant B1 = ventilation B’2 = surcharges répétitives C1 = connexions Cf3= surcharge occasionnelle CPE= effet de proximité Pour tenir environ 100 000 surcharges il faut : · IF = 3 IC avec des fusibles PSC · IF = 3,5 IC avec des fusibles aM ou capsules UR- & gR- IF IC B '2 Courbe de prearc du fusible ton IC d IC ton 20 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 IF Coefficient correcteur pour les surcharges occasionnelles Coefficients correcteurs a = ambiante A’2 = cycles de courant B1 = ventilation B’2 = surcharges répétitives C1 = connexions Cf3= surcharge occasionnelle CPE= effet de proximité IC IF ' Cf3 Cf3' 0,75 IF = 1,33 IC pour environ 100 à 150 surcharges Courbe de prearc du fusible ton IC d IC ton 21 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 IF ta l ( tp re ar c) tto 10 m s 5m (5m s) s( 1m s) Caractéristiques I²t I2t(kA2s) 100A gR 14 100 22 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 I RMS (kA) Tension continue VDC en fonction de la constante de temps du circuit (L/R) UA @ 20ms < UB @ 10ms L/R (ms) L/R VDCFUSE Important ! IDEFAUT > IDEFAUT MINIMUM 20 (défini dans la documentation) 10 UA 23 / 25 Copyright Mersen ® UB TM_105_SCFUSEfr_001_0112 VDC FUSIBLE Exemple d’une grande usine (ciment, acierie…) Variateur de tension et fréquence ASI (UPS) variateur de vitesse moteur courant alternatif Démarreur progressif variateur de vitesse moteur courant continu 24 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112 25 / 25 Copyright Mersen ® TM_105_SCFUSEfr_001_0112
