Fjus ta'-veloċità għolja mhuwiex sempliċiment verżjoni aktar mgħaġġla tal-fjus industrijali standard. Huwa mezz fundamentalment differenti mibni madwar restrizzjoni waħda: it-tolleranza termali tas-semikondutturi. Fejn fjus tipiku tal-klassi UL{3}}jista' jneħħi ħsara f'nofs ċiklu (8–10 ms), fjus ta' veloċità-għoli huwa mistenni li jinterrompi f'inqas minn 2 ms, ħafna drabi fi żmien 1 ms, minħabba li l-IGBT jew id-dijodu li jipproteġi ma jistgħux jassorbu aktar minn dak mingħajr ma jkissru l-kannizzata tas-silikon tiegħu.
Id-distinzjoni tibda bl-enerġija tat-tidwib, jew I²t. Fjus standard ta' 400A għaċ-ċirkwiti tal-mutur jista' jkollu I²t ta' tidwib ta' madwar 80,000 A²s. Fjus ta' veloċità għolja ta' 400A-mill-istess footprint fiżiku rari jaqbeż it-12,000 A²s. Dak it-tnaqqis ta' sitt darbiet ġej mill-element tal-fjus innifsu-normalment żigarella tal-fidda pura b'talji multipli, aktar milli wajer tar-ram miksi b'landa-. Il-fidda jossidizza inqas, iżda aktar importanti l-konduttività termali tagħha hija ogħla, għalhekk is-sħana tinfirex malajr tul iż-żigarella, li tinstema 'kontra l-intuwizzjoni għal tidwib mgħaġġel. Il-trick jinsab fil-ġeometrija tal-talja. Kull talja toħloq hotspot li jilħaq it-temperatura tat-tidwib f'madwar 200 µs b'kurrent nominali 10x, filwaqt li l-bqija taż-żigarella tibqa' friska. L-element imbagħad jinqasam f'punti multipli simultanjament, mhux wieħed biss, li jgħolli l-vultaġġ tal-ark aktar malajr.
Ikkunsidra inverter ta 'trazzjoni ta' 150 kW għal xarabank elettriku. Il-bank tal-kapaċitatur DC link iżomm 2,500 µF iċċarġjat sa 750V. Jekk l-IGBT jonqos fil-qosor, il-kurrent ta 'skarika minn dak il-kapaċitatur waħdu jista' jilħaq 40 kA b'ħin ta 'żieda ta' 5 µs. Fjus standard iħalli dak il-quċċata tal-kurrent sa 60 kA qabel ma jinfetaħ, u l-fojl intern tal-kapaċitatur jivvaporizza, u jieħu l-modulu kollu miegħu. Fjus ta'-veloċità għolja b'vultaġġ ta' l-ark sintonizzat sew jolqot l-ogħla livell għal 12 kA u jneħħi l-ħsara fi 800 µs. Il-kapaċitatur jgħix, għalkemm il-klassifikazzjoni tal-kurrent tmewwiġ tagħha tista 'tinqabeż xi ftit. Dak l-eżempju mhuwiex teoretiku-manifattur tal-karozzi tal-linja maġġuri qaleb għal-fjusis ta' veloċità għolja wara li tilef tliet inverters f'testijiet fuq il-post, kull sostituzzjoni tiswa aktar mill-fjus innifsu b'fattur ta' 200.
L-imġiba tal-ark hija fejn il-fjusijiet ta'-veloċità għolja jiddiverġu l-aktar mill-kuġini tagħhom aktar bil-mod. F'fjus standard, l-ark jinħaraq għal diversi millisekondi, u l-vultaġġ tal-ark tipikament joqgħod f'1.5 sa 2 darbiet il-vultaġġ tas-sistema. Li jippermetti li l-kurrent ikompli jiċċirkola sal-qsim naturali taż-żero fis-sistemi AC. Iżda f'ċirkwiti DC, m'hemm l-ebda qsim żero, għalhekk il-fjus għandu jġiegħel il-kurrent 'l isfel billi jiġġenera vultaġġ ta' ark ogħla mill-vultaġġ tas-sors. Fjusijiet ta 'veloċità għolja -jiksbu 3.5 sa 4 darbiet il-vultaġġ nominali waqt l-ark, bl-użu ta' mili dens tar-ramel tal-kwarz li jassorbi l-enerġija tal-ark u joħloq mijiet ta 'kostrizzjonijiet żgħar. Dak ir-ramel mhuwiex silika ordinarja; għandu daqs ikkontrollat tal-qamħ, ġeneralment 0.2 sa 0.3 mm, u kontenut speċifiku ta 'umdità taħt 0.5%. Test intern ta 'fornitur wieħed wera li ż-żieda tad-daqs tal-qamħ minn 0.2 sa 0.4 mm żied il-vultaġġ tal-ark bi 18% iżda rdoppja wkoll il-ħin tal-ikklerjar minħabba li r-ramel ippakkjat b'mod inqas dens madwar l-element. Dak il-kompromess-iġġiegħel bilanċ bir-reqqa bejn il-kapaċità tal-vultaġġ u l-veloċità.
Il-kurrent nominali ta' fjus ta'-veloċità għolja huwa wkoll qarrieqi. Mudell 100A jista 'jġorr 120A b'mod indefinit mingħajr blowing inkonvenjent, iżda l-ħin tat-tidwib tiegħu f'200A huwa biss 5 sekondi-ħafna iqsar minn fjus standard komparabbli li jista' jżomm 200A għal 30 sekonda. Dik il-karatteristika tagħmilhom sensittivi għall-kurrenti inrush li inkella ma jagħmlux ħsara. Pereżempju, provvista ta 'enerġija għall-iwweldjar b'fjus ta' veloċità għolja-150A esperjenzat vjaġġi inkonvenjenti matul il-precharge inizjali tal-kapaċitatur, li ġibdet 180A għal 1.2 sekondi. Il-fjus infetaħ minħabba li l-I²t tat-tidwib tiegħu nqabeż, minkejja li l-kurrent ta' stat fiss-qatt ma laħaq 150A. Is-soluzzjoni ma kinitx fjus akbar iżda resistor ta 'precharge li llimita l-inrush għal 120A għal 500 ms. Dak it-tip ta' aġġustament fil-livell ta' sistema-huwa komuni; fjus ta'-veloċità għolja jġiegħel lid-disinjatur jikkunsidra kull transitorju, mhux biss it-tagħbija kostanti.
Aspett ieħor li rari jiġi diskuss huwa l-effett tat-temperatura ambjentali fuq il-prestazzjoni tal-ikklerjar. Element ta' fjus ta'-veloċità għolja huwa tant irqiq li r-reżistenza tiegħu tinbidel b'mod notevoli mat-temperatura. F'-40 grad, ir-reżistività tal-fidda tinżel b'madwar 12% meta mqabbla ma' 25 grad, għalhekk it-tidwib I²t fil-fatt jiżdied - li jfisser li l-fjus jieħu ftit itwal biex jinfetaħ f'kundizzjonijiet kesħin ħafna. F'kaxxa solar combiner installata fi klima tat-Tramuntana, dik il-varjazzjoni ikkawżat firxa ta '20% fil-ħinijiet tal-ikklerjar għall-istess kurrent ta' ħsara. Id-disinjatur kellu jnaqqas il-fjus b'10% biex jiżgura li fil-bidu kiesaħ, il-fjus xorta jipproteġi d-dijodi waqt avveniment ta 'polarità inversa. Dik id-derating mhix regola standard; ġej minn kurvi empiriċi li l-biċċa l-kbira tad-datasheets iħallu barra.
Il-fjusijiet ta'-veloċità għolja wkoll għandhom ħajja limitata taħt kurrent ta' żieda ripetittivi. Kull żieda qawwija li ma ddubx l-element xorta tisforza l-talji, u tikkawża mikro-xquq li jiżviluppaw madwar il-konċentrazzjoni tal-istress. Inverter fotovoltajku li jesperjenza spikes tal-kurrent indotti minn sħab-kuljum ta' 2x stmati għal 50 ms jista' jara t-tidwib tal-fjus I²t jonqos 'l isfel b'5% fis-sena. Wara tliet snin, il-fjus jista 'jinfetaħ fuq żieda li oriġinarjament kien jiflaħ. Dejta fuq il-post minn impjant ta' 1 MW uriet li s-sostituzzjoni ta' fjusis ta'-veloċità għolja kull 18-il xahar naqqas il-ħsarat ta' inkonvenjent b'70%, minkejja li l-fjusijiet kienu għadhom elettrikament intatti. Dak l-intervall ta 'manutenzjoni ma kien fl-ebda manwal; ħareġ mill-qtugħ ta' kull avveniment tal-vjaġġ fuq żewġ staġuni.
L-għażla ta' fjus ta'-veloċità għolja qatt ma hija dwar il-veloċità biss. Huwa dwar l-interazzjoni bejn il-vultaġġ tal-ark tal-fjus, l-inductance taċ-ċirkwit, u ż-żona operattiva sigura tas-semikondutturi. Fjus bil-mod jista 'jipproteġi l-kejbil iżda ħalli t-transistor jisplodi; fjus mgħaġġel jista 'jipproteġi t-transistor iżda jivvjaġġa fuq kull startjar tal-mutur. L-għażla korretta tinvolvi l-kejl tal-forma tal-mewġ attwali tal-ħsara b'coil Rogowski u t-tqabbil tal-kurva I²t tal-fjus mal-kurva ta 'reżistenza tal-apparat, li tħalli marġni ta' mill-inqas 30%. Rajt disinji fejn dak il-marġni kien biss ta '10%, u wara sitt xhur ta' tixjiħ, il-fjus u l-IGBT it-tnejn fallew simultanjament-il-fjus infetaħ fil-mument eżatt li s-silikon qassar, iżda l-enerġija tal-ark xorta kellha żmien biżżejjed biex jaqsam id-die. Dak il-każ għallimni li l-ħin tal-ikklerjar tal-fjus għandu jkun inqas mill-ħin ta' reżistenza taċ-ċirkwit qasir-semikonduttur, iżda t-total let-I²t għandu jkun ukoll taħt l-enerġija kritika tal-apparat. Żewġ restrizzjonijiet differenti, fjus wieħed.
Fil-prattika, fjusis ta'-veloċità għolja huma kklassifikati għal AC u DC separatament, u klassifikazzjoni ta' 500V AC ma tissarrafx għal 500V DC. F'DC, l-ark jitfi biss meta l-fjus jiġġenera biżżejjed lura-EMF biex jegħleb is-sors, li jeħtieġ tul itwal tal-element u aktar ramel. Fjus b'veloċità għolja ta' 500V DC -spiss ikollu d-doppju tat-tul tal-ġisem tal-kontroparti AC tiegħu għall-istess kurrent. Dan jispjega għaliex fjus ta' veloċità għolja-AC 100A jista' jiswa $30, filwaqt li l-verżjoni DC tgħaddi minn $80-il-kumplessità tal-manifattura u l-kontenut tal-fidda t-tnejn jogħlew. Madankollu f'ħafna sistemi awżiljarji tal-ferroviji, jużaw il-verżjoni DC mingħajr eżitazzjoni għax qasir wieħed jista 'jiskonnettja karozza ta' trazzjoni sħiħa għal sigħat, u l-ispiża tal-fjus issir negliġibbli meta mqabbla mal-perijodi ta 'waqfien. Dik ir-realtà ekonomika hija dik li fl-aħħar mill-aħħar tmexxi l-adozzjoni ta 'fjusis ta' veloċità għolja, mhux biss l-eleganza teknika tagħhom. Huma investiment preventiv, u l-valur tagħhom jidher mhux fil-polza tal-materjali iżda fit-talbiet tal-garanzija li qatt ma jiġri.