I²t let through energie

ooit gehoord van constanten? dat zijn paramaters, coëfficiënten, variabelen, onbekenden,constanten, of nog wat anders, maar die je voor de toepassing voor de formule op dat moment kan beschouwen als een constante. dat maakt de zaak eenvoudiger. scheidt het kaf van het koren. dus formule gaat over, na vereenvoudiging tot cte.I².T. en aangezien de cte een constante is, laat men die weg. dus I².T= X. Als je daarop reverse wil engineeren moet je dus wel weten waarover het ging..

het ging over de energie in joules die nodig zijn om de zekering te doen smelten, binnen een korte tijd. enkel stroom invoeren geeft je het resultaat. daar hoort een bepaald vermogen bij, al dan niet schijnbaar..

of ohm x ampère² x seconden

Zekering is ook een weerstand zou het daar wat mee te maken hebben?

..dus dat geeft R_zekeringI² t = Ws = Joule

[Bericht gewijzigd door ohm pi op woensdag 17 juni 2020 21:41:29 (19%)

dus dat geeft R_zekeringI2 t = Ws = Joule

Ben je nu geen appelen en peren met elkaar aan het vergelijken ?

Een zekering brandt door binnen een bepaalde tijd die afhankelijk is van de stroom die door de zekering gaat.
Die stroom vloeit dus ook naar de belasting "die in kortsluiting staat".
Gedurende de afschakeltijd van de zekering vloeit de stroom naar de belasting "die in kortsluiting staat".

Dus het is de belasting "die in kortsluiting staat" die de let-through-energie te verwerken krijgt.
En als je belasting "zwak" is kan die energie voldoende zijn om de belasting zodanig op te warmen dat ze in vuur vliegt.

De zekering zelf gaat nooit die energie verwerken.
Dus de R_zekering zal dus nooit op de weerstand van de zekering betrekking hebben.

Het kost energie om het koperen zekeringdraadje van 20⁰C om te zetten in koperdamp van 2562⁰C.
Hoeveel energie?
RzekeringI² t = Ws = Joule.
Dat is de “let through energie” die de zekering maximaal kan verwerken als de zekering geen mogelijkheid heeft om de warmte die in de zekering in korte tijd ontwikkeld wordt af te staan aan zijn omgeving.
In het algemeen speelt de I²t alleen een rol bij botte kortsluitingen.
Ook thyristoren en andere halfgeleiders hebben een I²t.
Wil je in een schakeling met een thyristor de thyristor beveiligen met een smeltzekering, dan moet je zoeken naar een smeltzekering met een lagere I²t waarde dan de thyristor. Bij kortsluiting is dan de zekering sneller stuk dan de thyristor.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op donderdag 18 juni 2020 00:41:38 (25%)

Op 17 juni 2020 21:58:04 schreef pamwikkeling:
Een zekering brandt door binnen een bepaalde tijd die afhankelijk is van de stroom die door de zekering gaat.

Als eerste moet je constateren dat een zekering er een bepaalde tijd over doet voordat ie de verbinding verbreekt. Valt er wat te zeggen over hoe lang dat duurt?

Dat kan je meten. Neem bijvoorbeeld een 1A zekering en setje test-stromen. Als je dan 2A, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10A gaat testen dan zal je een relatie vinden met de tijd dat het duurt voordat ie de verbinding verbreekt. Wat blijkt nu? Het I²t product is relatief constant. Dus als ie bij 2A in 1s springt, dan is I²t vier en kan je voorspellen dat ie bij 2.5A in ongeveer 0.64s zal springen en daarna in respectievelijk 0.44, 0.25, 0.16, 0.11, 0.06, 0.04s.

Stel nu dat je een 110V systeem hebt waarbij je het 100W apparaat hebt afgezekerd met een 1A zekering. Als er nu een 10A kortsluiting ontstaat, dan weet je dat er ongeveer 0.04s lang 1.1kW langs de zekering komt, en dat er dus 44J aan energie in het kapotte apparaat gestopt gaat worden. Begin met 230V en de hoeveelheid energie wordt meer. Maar gegeven de I²t van je zekering, kan je hem redelijk uitrekenen.

Merk op dat de fout-eneergie toeneemt naarmate de foutstroom afneemt. worst-case springt de zekering niet bij 1A en dan is de fout-energie onbeperkt. Maarja: Je apparaat is ontworpen om 100W aan energie te verwerken, dus moet ie 110W ook maar gewoon veilig kunnen afvoeren, toch?

Maar volgens jouw redenatie zou de zekering bij 1A na 4 seconde ook moeten springen, of na 40 sec. als er 100mA loopt. Het is duidelijk dat de zekering ook warmte kan afvoeren; daarom is de werkelijke I^2*t ook afhankelijk van de omgevingstemperatuur, dikke van de aangesloten kabels of koper op de PCB, etc.

Bij stromen die veel groter zijn dan de nominale stroom is dat irrelevant, maar voor kleine stromen, zoals 2A door een 1A zekering wel. Sterker nog, veel zekeringen hebben in de datasheet voor 2x Inom een aanspreektijd tussen een half uur en nooit.

Dat van "bij 2x: tussen een halfuur en nooit" is informatie die ik niet paraat heb en zou moeten opzoeken. Ik heb nog niet zo lang geleden een chinese 10A zekering getest. Bij 17A ging ie in een paar secnden. (we waren 12-15-17 aan het draaien).

De "I²t is relatief constant" is een uit de praktijk geboren regeltje wat inderdaad een beperkt werkingsgebied heeft. Ik bedenk me nu dat je waarschijnlijk een net wat groter werkingsgebied krijgt als je voor I neemt "wat het meer is dan de nominale stroom". En voor nominale stroom moet je waarschijnlijk de waarde nemen waarbij ie het nog net oneindig lang volhoudt.

En voor nominale stroom moet je waarschijnlijk de waarde nemen waarbij ie het nog net oneindig lang volhoudt.

Dat is de waarde die op de zekering staat. Een 1A zekering mag nooit defect gaan als er continu 1A doorheen gaat een zekering mag pas defect gaan boven langdurig 1,2 X Inom.

Ik verwacht inderdaad dat je voor de I^2*t inderdaad de stroom boven de nominale stroom moet aanhouden, dus ( I^2 - Inom^2 ) * t. Immers, Inom^2 * r geeft het vermogen dat continue afgevoerd moet kunnen bij normaal bedrijf, en alles daarboven zou je dan integreren in de tijd, totdat die energie (warmte) groot genoeg is om het materiaal van de zekering te laten smelten.

De complicerende factoren zijn natuurlijk dat een zekering langdurig zwaar belast wordt, heet wordt, en daardoor meer thermisch vermogen kan afvoeren naar zijn omgeving, maar tegelijk neemt de weerstand ook toe door de positieve temperatuursquotient van het koper. Dit laatste is natuurlijk een vorm van positieve feedback die helpt om de zekering aan te laten spreken.

neemt de weerstand ook toe door de positieve temperatuursquotient

Vandaar ook dat een zekering stroom begrenzend werkt. Vergeet dat het doorsmelten zelf ook een gecontroleerd proces is waarbij de draad steeds dunner word en meer weerstand krijgt.

Is het niet zo dat de I²t - waarde
gelijk is aan de hoeveelheid "energie" die de stroomafwaarts geplaatste verbruiker te verduren krijgt voordat de zekering doorsmelt.

Indien een 1000 A kortsluitstroom door een 100A zekering vloeit, onderbreekt die zekering de kring binnen 0.15 seconden.
Er is dus 0.15 x 10E6 "soort van joules" naar de kortsluiting gevloeid.

Indien er echter een kortsluitstroom van 200A door de 100A zekering vloeit, onderbreekt deze na 250 seconden.
In dit geval vloeit er 200 x 200 x 250 = 10 x 10E6 "soort van joules" naar de kortsluiting.

Met andere woorden een zekering beschermt beter indien de kortsluiting heviger is.

Bij kortsluiting is er niet echt een gebruiker dat is in principe gewoon een doorverbinding geworden.
Voor de kabel geld het zeker niet want die heeft altijd nog wel een weerstand. De kabel is ook gekozen aan de hand van de zekering en die kan die warmte dan ook aan

Precies, de zekering moet kloppen met de kabel die erna komt.

Daarom heb ik het altijd raar gevonden dat we apparaatsnoeren hebben van 0.75mm^2 op een circuit met een 16A zekering of automaat.

Volgend de NEN1010 mag je ook als laatste stuk een dunnere kabel gebruiken staat ook een voorbeeld in hoe je dat moet berekenen naar da maximum lengte van het dunnere stuk to de lengte van het dikke stuk.

Zolang de lengte van 0,75mm2 maar kort is vormt dat geen probleem. Voor achter de zekering is de draaddikte indirect niet de belangrijkste parameter maar de totale impedantie is dat wel. Om een 16A-C karakteristiek onmiddellijk uit te laten schakelen is 20x Inom of meer nodig, er is dus minimaal 320A nodig. 230V / 320A = 0,78Ω mag de totale impedantie maximaal zijn. Hoe groter de stroom hoe sneller de zekering erop reageert en daarom wil je een zo laag mogelijk impedantie. Om daarbij te helpen en dat niet allemaal zelf te hoeven uitreken zijn er in de NEN1010 tabellen gemaakt. Voor de laatste aansluiting naar een vast of mobiele/ verplaatsbare apparaat is daarop een aanvulling met berekening nodig om een dunnere kabel toe te mogen passen.
Als voorbeeld op locatie shell Europoort. Daar staan enkel maar opslag tanks met daarom dijken om in geval van een lekkage alle inhoud op te vangen. De afstanden voor kabels zijn daar heel groot tot wel 500 meter. Voor een tracing kabel rondom de tank moet er dan 500 meter 25mm2 gelegd worden voor een stroom van 12A. Onze aansluitboxen kunnen max 6mm2 aan omdat er geen grotere wartel in kan. De 25mm2 kabel word eerst in een lasdoos aangesloten om daarna met 4mm2 verder te gaan, onze kabel is maar 1,5mm2.

Op 18 juni 2020 17:59:31 schreef pamwikkeling:
Is het niet zo dat de I²t - waarde
gelijk is aan de hoeveelheid "energie" die de stroomafwaarts geplaatste verbruiker te verduren krijgt voordat de zekering doorsmelt.

Ik denk dat je de fout maakt de i2t als een absolute waarde van energie te zien terwijl dit eigenlijk een soort van 'label' is behorende bij een specifieke zekering het element te laten smelten. Bij een kortsluitstroom wil je hebben dat de zekering zo snel mogelijk reageert. Dit kun je o.a. bereiken door van de daardoor opgewekte warmte een zo groot mogelijk gedeelte te laten toekomen aan het smelten van het element en de 'verliezen' – de warmte die niet aan dat proces ten goede komt maar door thermische geleiding naar elders wordt afgevoerd - zo klein mogelijk te houden.

Op 18 juni 2020 17:59:31 schreef pamwikkeling:
Is het niet zo dat de I²t - waarde
gelijk is aan de hoeveelheid "energie" die de stroomafwaarts geplaatste verbruiker te verduren krijgt voordat de zekering doorsmelt.

Nee. De eenheden kloppen niet. Het verschil is een vermenigvuldiging of deling met/door een weerstand.

Stel je neemt een 250V zekering en gebruikt die op je 12V systeem. Als er nu een semi-kortsluiting ontstaat die gedurende 1s 10A laat lopen voordat de zekering ingrijpt dan is er 120J uit de bron gekomen.

Doe nu dezelfde zekering in een 230V systeem en weer ontstaat er zo'n semi-kortsluiting waardoor er gedurende 1s 10A loopt voordat de zekering ingrijpt. Nu is er 2300J uit de bron gekomen.

De hoeveelheid die daarvan in de zekering blijft plakken zal gelijk zijn. De belasting/kortsluiting krijgt dus meer te verduren als de bronspanning hoger is.