Typer av säkringar

Varje elektriskt system arbetar på balansen mellan tillförd och förbrukad energi. När spänning appliceras på en elektrisk krets appliceras den på ett visst motstånd i kretsen. Som ett resultat, baserat på Ohms lag, genereras en ström på grund av vars verkan arbete utförs.

Vid isoleringsfel, monteringsfel, nödläge, minskar eller sjunker motståndet i den elektriska kretsen gradvis eller kraftigt. Detta leder till en motsvarande ökning av strömmen, som vid överskridande av det nominella värdet orsakar skador på utrustning och människor.

Säkerhetsfrågor har alltid varit och kommer alltid att vara relevanta vid användning av elektrisk energi. Därför ägnas särskild uppmärksamhet ständigt åt skyddsanordningar. De första sådana designerna, kallade säkringar, används fortfarande i stor utsträckning idag.

Den elektriska säkringen är en del av arbetskretsen, den skärs på sektionen av strömkabeln, den måste på ett tillförlitligt sätt motstå arbetsbelastningen och skydda kretsen från förekomsten av överströmmar.Denna funktion är grunden för klassificeringen av märkström.

Enligt den tillämpade principen för drift och metod för att bryta kretsen är alla säkringar indelade i 4 grupper:

1. med smältlänk;

2. elektromekanisk konstruktion;

3. Baserat på elektroniska komponenter;

4. självläkande modeller med icke-linjära reversibla egenskaper efter inverkan av överström.

Het länk

Säkringar av denna design inkluderar ett ledande element som, under inverkan av en ström som överstiger det nominella inställda värdet, smälter från överhettning och avdunstar. Detta tar bort spänningen från kretsen och skyddar den.

Smältlänkar kan vara gjorda av metaller som koppar, bly, järn, zink eller några legeringar som har en värmeutvidgningskoefficient som ger elektrisk utrustnings skyddande egenskaper.

Uppvärmnings- och kylegenskaperna för ledningar för elektrisk utrustning under stationära driftsförhållanden visas i figuren.

Säkringens funktion vid designbelastning säkerställs genom att skapa en tillförlitlig temperaturbalans mellan värmen som frigörs på metallen genom passage av en elektrisk ström genom den och avlägsnandet av värme till omgivningen på grund av avledning.

Vid nödlägen störs denna balans snabbt.

Metalldelen av säkringen ökar värdet på dess aktiva motstånd vid uppvärmning. Detta resulterar i mer uppvärmning eftersom värmen som genereras är direkt proportionell mot värdet på I2R. Samtidigt ökar motståndet och värmeutvecklingen igen. Processen fortsätter som en lavin tills smältning, kokning och mekanisk förstörelse av säkringen inträffar.

När kretsen går sönder finns det en elektrisk ljusbåge inuti säkringen. Fram till ögonblicket för fullständigt försvinnande passerar en ström som är farlig för installationen genom den, som ändras enligt egenskapen som visas i figuren nedan.

Säkringens huvudsakliga driftsparameter är dess karakteristiska ström över tiden, som bestämmer beroendet av multipeln av nödströmmen (i förhållande till det nominella värdet) på svarstiden.

För att påskynda driften av säkringen vid låga hastigheter av nödströmmar används speciella tekniker:

• skapa variabla tvärsnittsformer med områden med reducerad yta;

• med hjälp av den metallurgiska effekten.

Ändra flik

När plattorna smalnar av ökar motståndet och mer värme genereras. Vid normal drift hinner denna energi spridas jämnt över hela ytan och vid överbelastning skapas kritiska zoner på trånga ställen. Deras temperatur når snabbt ett tillstånd där metallen smälter och bryter den elektriska kretsen.

För att öka hastigheten är plattorna gjorda av tunn folie och används i flera parallellkopplade lager. Att bränna varje område i ett av lagren påskyndar skyddsoperationen.

Principen för den metallurgiska effekten

Den bygger på egenskaperna hos vissa lågsmältande metaller, till exempel bly eller tenn, att lösa upp mer eldfast koppar, silver och vissa legeringar i sin struktur.

För att göra detta appliceras droppar av tenn på de strängade trådarna från vilka den smältbara länken är gjord.Vid den tillåtna temperaturen för metallen i trådarna skapar dessa tillsatser ingen effekt, men i ett nödläge smälter de snabbt, löser upp en del av basmetallen och ger en acceleration av säkringens funktion.

Effektiviteten av denna metod manifesteras endast på tunna trådar och minskar avsevärt med en ökning av deras tvärsnitt.

Den största nackdelen med en säkring är att när den utlöses måste den manuellt bytas ut mot en ny. Detta kräver att deras lager upprätthålls.

Elektromekaniska säkringar

Principen att skära in en skyddsanordning i matningsledningen och säkerställa att den går sönder för att avlasta spänningen gör det möjligt att klassificera de elektromekaniska produkter som skapats för detta som säkringar. De flesta elektriker klassificerar dem dock i en separat klass och ringer dem brytare eller förkortas automatiska maskiner.

Under deras drift övervakar en speciell sensor ständigt värdet på den passerande strömmen. Efter att ha nått ett kritiskt värde skickas en styrsignal till frekvensomriktaren - en laddad fjäder från en termisk eller magnetisk utlösning.

Elektroniska komponentsäkringar

I dessa konstruktioner övertas funktionen att skydda den elektriska kretsen av beröringsfria elektroniska omkopplare baserade på effekthalvledarenheter av dioder, transistorer eller tyristorer.

Dessa kallas elektroniska säkringar (EP) eller strömstyrnings- och kopplingsmoduler (MKKT).

Som ett exempel visar figuren ett blockschema som visar funktionsprincipen för en transistorsäkring.

Styrkretsen för en sådan säkring tar bort den uppmätta strömvärdessignalen från den resistiva shunten.Den modifieras och appliceras på ingången till den isolerade halvledargrinden MOSFET-typ fälteffekttransistor. 

När strömmen genom säkringen börjar överskrida det tillåtna värdet stängs porten och lasten stängs av. I detta fall växlas säkringen till självlåsande läge.

Om mycket videoövervakning används i kretsen blir det svårt att avgöra vilken säkring som har gått. För att göra det lättare att hitta har signalfunktionen "Alarm" introducerats, som kan detekteras genom att lysdioden blinkar eller genom att utlösa ett fast eller elektromekaniskt relä.

Sådana elektroniska säkringar är snabbverkande, deras svarstid överstiger inte 30 millisekunder.

Schemat som diskuteras ovan anses vara enkelt, det kan utökas avsevärt med nya ytterligare funktioner:

• kontinuerlig övervakning av strömmen i belastningskretsen med bildandet av avstängningskommandon när strömmen överstiger 30% av det nominella värdet;

• avstängning av den skyddade zonen i händelse av kortslutning eller överbelastning med en signal när strömmen i lasten ökar över 10% av den inställda inställningen;

• skydd av transistorns kraftelement vid temperaturer över 100 grader.

För sådana scheman är ICKT-modulerna som används indelade i 4 svarstidsgrupper. De snabbaste enheterna klassificeras som klass «0». De avbryter strömmar som överskrider inställningen med 50 % i upp till 5 ms, med 300 % på 1,5 ms, med 400 % på 10 μs.

Självläkande säkringar

Dessa skyddsanordningar skiljer sig från säkringar genom att efter att nödbelastningen stängts av behåller de sin funktion för ytterligare upprepad användning.Det var därför de kallades för självläkande.

Designen är baserad på polymermaterial med en positiv temperaturkoefficient för elektriskt motstånd. De har en kristallin gitterstruktur under normala, normala förhållanden och omvandlas plötsligt till ett amorft tillstånd vid upphettning.

Utlösningskarakteristiken för en sådan säkring anges vanligtvis som logaritmen av resistans mot materialtemperatur.

När en polymer har ett kristallgitter är det bra, som en metall, att leda elektricitet. I det amorfa tillståndet försämras konduktiviteten avsevärt, vilket säkerställer att belastningen stängs av när ett onormalt läge inträffar.

Sådana säkringar används i skyddsanordningar för att eliminera förekomsten av upprepade överbelastningar när byte av säkringen eller manuella åtgärder av operatören är svåra. Det är området för automatiska elektroniska enheter som ofta används inom datorteknik, mobila prylar, mät- och medicinsk teknik och fordon.

Den tillförlitliga driften av självåterställande säkringar påverkas av omgivningstemperaturen och mängden ström som flyter genom den. För att kunna redovisas har tekniska villkor införts:

• överföringsström, definierad som det maximala värdet vid en temperatur på +23 grader Celsius, vilket inte utlöser enheten;

• driftströmmen, som ett minimivärde som vid samma temperatur leder till övergången av polymeren till ett amorft tillstånd;

• det maximala värdet för den pålagda driftspänningen;

• svarstid, mätt från det ögonblick nödströmmen inträffar tills belastningen stängs av;

• effektförlust, som bestämmer säkringens förmåga vid +23 grader att överföra värme till miljön;

• initialt motstånd innan du ansluter till arbetet;

• motståndet når 1 timme efter avslutad operation.

Självläkande skydd har:

• små storlekar;

• snabbt svar;

• Stabilt jobb;

• kombinerat skydd av enheter från överbelastning och överhettning;

• inget behov av underhåll.

Variationer av säkringsdesigner

Beroende på uppgifterna skapas säkringar för att fungera i kretsar:

• industriella installationer;

• elektriska hushållsapparater för allmänt bruk.

Eftersom de fungerar i kretsar med olika spänningar tillverkas kapslingarna med distinkta dielektriska egenskaper. Enligt denna princip är säkringar uppdelade i strukturer som fungerar:

• med lågspänningsanordningar;

• i kretsar upp till och inklusive 1000 volt;

• i högspänningskretsar för industriell utrustning.

Specialdesigner inkluderar säkringar:

• explosiv;

• perforerad;

• med bågsläckning när kretsen öppnas i smala kanaler av finkorniga fyllmedel eller bildandet av autogas eller vätskeexplosion;

• för fordon.

Den begränsade felströmmen för en säkring kan variera från bråkdelar av en ampere till kiloampere.

Ibland installerar elektriker, istället för en säkring, en kalibrerad tråd i huset. Denna metod rekommenderas inte, eftersom även med ett noggrant val av tvärsnittet kan trådens elektriska motstånd skilja sig från det rekommenderade på grund av egenskaperna hos själva metallen eller legeringen. En sådan säkring kommer inte att fungera säkert.

Ett ännu större misstag är oavsiktlig användning av hemgjorda "buggar".De är den vanligaste orsaken till olyckor och bränder i elektriska ledningar.