Distribuidor líder de componentes electrónicos, especializado en el suministro y la solución de problemas para las industrias de vehículos de nueva energía, motocicletas y sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) .
info@eshine-cd.com+86 18848211277
Cómo las condiciones térmicas afectan la selección de fusibles de CC en sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS)
La selección de fusibles en un sistema de almacenamiento de energía en baterías no es simplemente una cuestión de hacer coincidir la capacidad del fusible con la corriente nominal del sistema.
Un fusible puede instalarse dentro de un bastidor de baterías, una caja de alta tensión, un armario de CC u otro compartimento eléctrico cerrado. La temperatura en el punto de instalación puede diferir de la temperatura ambiente exterior al equipo, especialmente cuando varios componentes electrónicos de potencia y conductores de corriente operan en el mismo espacio.
Por este motivo, deben tenerse en cuenta las condiciones térmicas al seleccionar un fusible de CC para funcionamiento continuo.
Por qué la temperatura es importante para los fusibles de CC
Un fusible genera calor cuando la corriente eléctrica pasa a través de su elemento fusible. La eficacia con la que se disipa ese calor depende, en parte, de la temperatura ambiente y de las condiciones de instalación.
Cuando aumenta la temperatura ambiente, disminuye el margen térmico disponible. Por lo tanto, dependiendo del diseño del fusible, puede ser necesario reducir su corriente continua admisible según la información de reducción de capacidad especificada por el fabricante.
Esto significa que un fusible clasificado para una corriente determinada bajo condiciones de prueba específicas no debe considerarse automáticamente capaz de soportar la misma corriente de forma continua en todas las instalaciones de sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS).
Siempre se deben verificar los datos de reducción de potencia por temperatura aplicables a la serie de fusibles específica y a las condiciones de instalación.
La temperatura ambiente no lo es todo.
La temperatura alrededor de un fusible dentro de una carcasa de BESS puede ser considerablemente diferente de la temperatura ambiente.
El calor puede provenir de las cercanías:
- Módulos de batería
- Barras conductoras
- Contactores de CC
- Conexiones de cable
- electrónica de potencia
- Otros componentes de protección
El diseño de la carcasa también afecta a la disipación del calor.
Por lo tanto, un fusible instalado en un armario compacto con flujo de aire limitado puede experimentar un entorno térmico diferente al de un fusible idéntico instalado en una disposición más abierta.
Para una selección precisa, los ingenieros deben tener en cuenta la temperatura en el lugar de instalación real, en lugar de basarse únicamente en la temperatura ambiente general de las instalaciones.
Corriente continua y margen térmico
La corriente de funcionamiento normal es otro factor importante.
Un fusible que funciona continuamente cerca de su corriente nominal generará más calor que uno que soporta una carga sustancialmente menor. Cuando esto se combina con una temperatura ambiente elevada, el margen térmico disponible puede verse limitado.
Para aplicaciones BESS, la corriente continua esperada debe evaluarse junto con:
- Temperatura ambiente
- Temperatura del recinto
- Condiciones de instalación
- Condiciones de refrigeración
- Requisitos de reducción de potencia de los fusibles
Por ejemplo, un bastidor de baterías puede tener una corriente de descarga normal que aparentemente se encuentra dentro del rango de corriente nominal del fusible. Si el fusible se instala en un recinto caliente y funciona a un alto porcentaje de su corriente nominal durante períodos prolongados, el margen de operación real puede ser menor que el valor nominal.
Reducción de la capacidad de carga por temperatura en la selección de fusibles BESS
La reducción de la capacidad de corriente por temperatura se utiliza para tener en cuenta el efecto de las condiciones de funcionamiento sobre la corriente admisible de un fusible.
El valor exacto de reducción de potencia depende de la construcción del fusible y de las especificaciones del fabricante. No debe estimarse utilizando una regla general aplicable a todos los fusibles.
Por lo tanto, al seleccionar un fusible, los ingenieros deben consultar la hoja de datos correspondiente para:
- Curvas de reducción de potencia por temperatura
- Condiciones ambientales nominales
- Recomendaciones actuales continuas
- Requisitos de instalación
- Normas aplicables
El resultado es una evaluación más realista de si el fusible seleccionado puede funcionar de forma continua en las condiciones reales del sistema.
La ubicación de la instalación puede cambiar el entorno térmico.
Un mismo modelo de fusible puede experimentar diferentes condiciones térmicas dependiendo del lugar donde esté instalado.
Soporte para baterías
Un fusible a nivel de bastidor puede estar ubicado cerca de los módulos de batería, contactores, barras colectoras y conexiones de cables.
El espacio disponible y el flujo de aire dentro del rack pueden afectar la disipación del calor, especialmente cuando se instalan varios componentes conductores de corriente muy cerca unos de otros.
Caja de alto voltaje
Una caja de alta tensión suele contener varios componentes eléctricos dentro de una carcasa relativamente compacta.
Al evaluar la temperatura alrededor del fusible, se debe tener en cuenta el calor combinado generado por fusibles, contactores, conductores y otros componentes.
Interfaz para gabinetes y conversión de potencia de CC
Un fusible instalado cerca de un equipo de conversión de energía puede estar expuesto al calor adicional generado por la electrónica de potencia y las conexiones de alta corriente.
Por lo tanto, las condiciones térmicas en esta zona pueden diferir de las que existen a nivel del bastidor de baterías.
La ubicación de instalación debe considerarse parte del proceso de selección del fusible, en lugar de ser una consideración aparte una vez que ya se ha seleccionado el componente.
Las condiciones de refrigeración también importan.
La refrigeración afecta a la forma en que se disipa el calor de los componentes eléctricos.
Dependiendo del diseño del sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS), la gestión térmica puede incluir:
- convección natural
- Aire forzado
- Refrigeración líquida
- Refrigeración a nivel de gabinete
Sin embargo, la presencia de un sistema de refrigeración no determina por sí sola si un fusible puede funcionar a su corriente nominal.
Lo que importa es la temperatura real alrededor del fusible y si esa temperatura se mantiene dentro de las condiciones especificadas para el dispositivo seleccionado.
Esto es especialmente relevante en las carcasas compactas de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS), donde el sistema de refrigeración de la batería o de la electrónica de potencia no implica necesariamente que todos los componentes dentro de la carcasa experimenten la misma temperatura.
Condiciones térmicas y capacidad de corriente del fusible
La corriente nominal de un fusible debe tenerse en cuenta junto con las condiciones de funcionamiento previstas.
Una selección práctica debe tener en cuenta:
- Corriente continua máxima
- Tensión máxima del sistema
- Temperatura ambiente
- Temperatura del recinto
- Método de instalación
- Condiciones de refrigeración
- Características de reducción de potencia del fusible
Elegir un fusible únicamente porque su corriente nominal es superior a la carga prevista no proporciona información suficiente para confirmar que la selección sea la adecuada.
Al mismo tiempo, la simple selección de un fusible de mayor capacidad para compensar un entorno de alta temperatura puede afectar a las características de protección previstas.
El enfoque adecuado consiste en evaluar las condiciones de funcionamiento reales comparándolas con los datos de fusibles del fabricante.
Los sistemas de baterías de mayor potencia requieren una mayor atención a las condiciones térmicas.
Los sistemas de baterías de mayor potencia pueden aumentar la corriente continua que fluye a través del circuito de protección.
Al mismo tiempo, los diseños de sistemas compactos permiten colocar más componentes conductores de corriente y fuentes de calor dentro de un volumen de carcasa limitado.
Esta combinación hace que las condiciones térmicas sean más relevantes a la hora de seleccionar los componentes de protección.
El objetivo no es simplemente elegir un fusible de mayor amperaje. El dispositivo seleccionado debe seguir proporcionando la protección necesaria para el circuito de la batería, los conductores, los componentes de conmutación y los equipos conectados.
Por lo tanto, es necesario tener en cuenta las condiciones térmicas junto con los requisitos de protección eléctrica.
Condiciones térmicas y funcionamiento a largo plazo
A menudo se espera que los equipos BESS funcionen durante largos períodos bajo condiciones de carga variables.
Por lo tanto, un fusible seleccionado para una aplicación particular debe evaluarse bajo las condiciones que se espera que experimente durante su funcionamiento normal, y no solo durante pruebas a corto plazo.
La temperatura de funcionamiento, la corriente continua, las condiciones de la carcasa y la refrigeración contribuyen al entorno térmico que rodea al fusible.
Mantener estos factores dentro de los límites especificados por el fabricante ayuda a mantener un rendimiento constante del fusible durante el funcionamiento normal.
Un enfoque práctico para la selección de fusibles de CC para sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS).
En el caso de un sistema de almacenamiento de energía en baterías de alto voltaje, las consideraciones térmicas pueden incorporarse al proceso de selección de fusibles junto con los principales parámetros eléctricos.
Una evaluación práctica puede incluir:
- Determine la corriente máxima de funcionamiento continuo.
- Confirme la tensión máxima del sistema de CC.
- Determinar la corriente de cortocircuito esperada.
- Compruebe la capacidad de frenado requerida.
- Identifique la ubicación real de instalación del fusible.
- Determinar la temperatura ambiente y la temperatura del recinto previstas.
- Consulte la información del fabricante sobre la reducción de la potencia por temperatura.
- Evaluar las condiciones de refrigeración y ventilación.
- Compruebe las características de corriente-tiempo e I²t del fusible.
- Verifique la coordinación con otros componentes de protección y conmutación.
Este enfoque relaciona la capacidad del fusible con las condiciones del sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) completo, en lugar de tratar el fusible como un componente aislado.
Las condiciones térmicas forman parte de la selección de fusibles.
La selección de fusibles de CC para aplicaciones de sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) implica más que solo voltaje y corriente nominal.
La temperatura, la carga continua, la ubicación de instalación, el diseño de la carcasa y las condiciones de refrigeración pueden afectar al entorno operativo real de un fusible.
Si se tienen en cuenta estos factores junto con la corriente de cortocircuito, la capacidad de ruptura, las características tiempo-corriente e I²t, se obtiene una base más completa para seleccionar un fusible de CC adecuado.
En los sistemas de almacenamiento de energía de alto voltaje, evaluar el entorno térmico al inicio del proceso de diseño puede ayudar a evitar la selección de fusibles con valores inadecuados y a garantizar un funcionamiento más fiable a largo plazo.
Related Articles:
- Aplicaciones de fusibles de batería en sistemas de almacenamiento de energía de alto voltaje.
- Aceleración del almacenamiento de energía de alta potencia: los contactores y fusibles de CC entran en un nuevo ciclo de actualización tecnológica.
- Escenarios de aplicación y selección de núcleos de contactores y fusibles de CC en sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS).
+86 28 86519933