Typer af sikringer

Ethvert elektrisk system arbejder på balancen mellem tilført og forbrugt energi. Når spænding påføres et elektrisk kredsløb, påføres det en vis modstand i kredsløbet. Som et resultat, baseret på Ohms lov, genereres en strøm på grund af den handling, som arbejdet udføres.

I tilfælde af isolationsfejl, monteringsfejl, nødtilstand falder modstanden af ​​det elektriske kredsløb gradvist eller falder kraftigt. Dette fører til en tilsvarende stigning i strømstyrken, som ved overskridelse af den nominelle værdi forårsager skader på udstyr og personer.

Sikkerhedsspørgsmål har altid været og vil altid være relevante ved brug af elektrisk energi. Derfor lægges der konstant særlig vægt på beskyttelsesanordninger. De første sådanne designs, kaldet sikringer, er stadig meget udbredt i dag.

Den elektriske sikring er en del af arbejdskredsløbet, den skæres på sektionen af ​​strømledningen, den skal pålideligt modstå arbejdsbelastningen og beskytte kredsløbet mod forekomsten af ​​overskydende strømme.Denne funktion er grundlaget for klassificeringen af ​​mærkestrøm.

I henhold til det anvendte princip for drift og metode til at bryde kredsløbet er alle sikringer opdelt i 4 grupper:

1. med smelteforbindelse;

2. elektromekanisk design;

3. Baseret på elektroniske komponenter;

4. Selvhelbredende modeller med ikke-lineære reversible egenskaber efter påvirkning af overstrøm.

Hot link

Sikringer af dette design inkluderer et ledende element, der under påvirkning af en strøm, der overstiger den nominelle indstillede værdi, smelter fra overophedning og fordamper. Dette fjerner spændingen fra kredsløbet og beskytter det.

Smeltforbindelser kan være lavet af metaller som kobber, bly, jern, zink eller nogle legeringer, der har en termisk udvidelseskoefficient, der giver elektrisk udstyrs beskyttende egenskaber.

Opvarmnings- og afkølingsegenskaberne for ledninger til elektrisk udstyr under stationære driftsforhold er vist i figuren.

Driften af ​​sikringen ved designbelastning sikres ved at skabe en pålidelig temperaturbalance mellem den varme, der frigives på metallet ved passage af en elektrisk strøm gennem det, og fjernelse af varme til miljøet på grund af spredning.

I tilfælde af nødtilstande bliver denne balance hurtigt forstyrret.

Metaldelen af ​​sikringen øger værdien af ​​dens aktive modstand, når den opvarmes. Dette resulterer i mere opvarmning, da den genererede varme er direkte proportional med værdien af ​​I2R. Samtidig øges modstanden og varmeudviklingen igen. Processen fortsætter som en lavine, indtil der sker smeltning, kogning og mekanisk ødelæggelse af sikringen.

Når kredsløbet går i stykker, er der en lysbue inde i sikringen. Indtil det øjeblik, hvor den fuldstændig forsvinder, passerer en strøm, der er farlig for installationen, gennem den, som ændres i henhold til karakteristikken vist i figuren nedenfor.

Sikringens vigtigste driftsparameter er dens karakteristiske strøm over tid, som bestemmer afhængigheden af ​​multiplum af nødstrømmen (i forhold til den nominelle værdi) af responstiden.

For at fremskynde driften af ​​sikringen ved lave nødstrømshastigheder anvendes specielle teknikker:

• skabe variable tværsnitsformer med områder med reduceret areal;

• ved hjælp af den metallurgiske effekt.

Skift fane

Når pladerne indsnævres, øges modstanden, og der genereres mere varme. Ved normal drift når denne energi at spredes jævnt over hele overfladen, og i tilfælde af overbelastning skabes kritiske zoner på smalle steder. Deres temperatur når hurtigt en tilstand, hvor metallet smelter og bryder det elektriske kredsløb.

For at øge hastigheden er pladerne lavet af tynd folie og bruges i flere lag forbundet parallelt. Afbrænding af hvert område af et af lagene fremskynder den beskyttende operation.

Princippet om den metallurgiske effekt

Det er baseret på egenskaben hos visse lavtsmeltende metaller, for eksempel bly eller tin, til at opløse mere ildfast kobber, sølv og visse legeringer i deres struktur.

For at gøre dette påføres dråber af tin på de strengede ledninger, hvorfra det smeltbare led er lavet.Ved den tilladte temperatur af metallet i ledningerne skaber disse additiver ingen effekt, men i en nødtilstand smelter de hurtigt, opløser en del af basismetallet og giver en acceleration af sikringens drift.

Effektiviteten af ​​denne metode manifesteres kun på tynde ledninger og falder betydeligt med en stigning i deres tværsnit.

Den største ulempe ved en sikring er, at når den udløses, skal den manuelt udskiftes med en ny. Dette kræver, at de vedligeholder deres lagre.

Elektromekaniske sikringer

Princippet om at skære en beskyttelsesanordning ind i forsyningsledningen og sikre dens brud for at aflaste spændingen gør det muligt at klassificere de elektromekaniske produkter, der er skabt til dette, som sikringer. De fleste elektrikere klassificerer dem dog i en særskilt klasse og ringer til dem afbrydere eller forkortet som automatiske maskiner.

Under deres drift overvåger en speciel sensor konstant værdien af ​​den passerende strøm. Efter at have nået en kritisk værdi, sendes et styresignal til drevet - en ladet fjeder fra en termisk eller magnetisk udløsning.

Elektroniske komponentsikringer

I disse designs overtages funktionen til at beskytte det elektriske kredsløb af berøringsfri elektroniske afbrydere baseret på effekthalvlederenheder af dioder, transistorer eller tyristorer.

Disse kaldes elektroniske sikringer (EP) eller strømstyrings- og koblingsmoduler (MKKT).

Som et eksempel viser figuren et blokdiagram, der viser funktionsprincippet for en transistorsikring.

Styrekredsløbet for en sådan sikring fjerner det målte strømværdisignal fra den resistive shunt.Den modificeres og påføres indgangen til den isolerede halvlederport MOSFET type felteffekt transistor. 

Når strømmen gennem sikringen begynder at overskride den tilladte værdi, lukkes porten, og belastningen slukkes. I dette tilfælde skiftes sikringen til selvlåsende tilstand.

Hvis der bruges meget videoovervågning i kredsløbet, bliver det svært at bestemme den sprungne sikring. For at gøre det nemmere at finde, er signalfunktionen "Alarm" blevet indført, som kan detekteres ved at blinke fra LED'en eller ved at udløse et solidt eller elektromekanisk relæ.

Sådanne elektroniske sikringer er hurtigvirkende, deres responstid overstiger ikke 30 millisekunder.

Ordningen diskuteret ovenfor betragtes som enkel, den kan udvides betydeligt med nye ekstra funktioner:

• kontinuerlig overvågning af strømmen i belastningskredsløbet med dannelse af nedlukningskommandoer, når strømmen overstiger 30% af den nominelle værdi;

• nedlukning af den beskyttede zone i tilfælde af kortslutning eller overbelastning med et signal, når strømmen i belastningen stiger over 10% af den indstillede indstilling;

• beskyttelse af transistorens effektelement i tilfælde af temperaturer over 100 grader.

Til sådanne ordninger er de anvendte ICKT-moduler opdelt i 4 svartidsgrupper. De hurtigste enheder er klassificeret som klasse «0». De afbryder strømme, der overstiger indstillingen med 50 % i op til 5 ms, med 300 % på 1,5 ms, med 400 % på 10 μs.

Selvhelbredende sikringer

Disse beskyttelsesanordninger adskiller sig fra sikringer ved, at efter at nødbelastningen er slukket, bevarer de deres funktionsdygtighed til yderligere gentagen brug.Derfor blev de kaldt selvhelbredende.

Designet er baseret på polymermaterialer med en positiv temperaturkoefficient for elektrisk modstand. De har en krystallinsk gitterstruktur under normale, normale forhold og omdannes brat til en amorf tilstand, når de opvarmes.

Udløsningskarakteristikken for en sådan sikring er normalt angivet som logaritmen af ​​modstand versus materialetemperatur.

Når en polymer har et krystalgitter, er det godt, ligesom et metal, at lede elektricitet. I amorf tilstand er ledningsevnen væsentligt forringet, hvilket sikrer, at belastningen slukkes, når der opstår en unormal tilstand.

Sådanne sikringer bruges i beskyttelsesanordninger for at eliminere forekomsten af ​​gentagne overbelastninger, når udskiftning af sikringen eller manuelle handlinger af operatøren er vanskelige. Det er området for automatiske elektroniske enheder, der er meget udbredt inden for computerteknologi, mobile gadgets, måling og medicinsk teknologi og køretøjer.

Den pålidelige drift af selvnulstillende sikringer påvirkes af omgivelsestemperaturen og mængden af ​​strøm, der løber gennem den. For at blive redegjort for er der indført tekniske betingelser:

• transmissionsstrøm, defineret som den maksimale værdi ved en temperatur på +23 grader Celsius, som ikke udløser enheden;

• driftsstrømmen, som en minimumsværdi, der ved samme temperatur fører til overgangen af ​​polymeren til en amorf tilstand;

• den maksimale værdi af den påførte driftsspænding;

• responstid, målt fra det øjeblik nødstrømmen opstår, indtil belastningen slukkes;

• strømtab, som bestemmer sikringens evne ved +23 grader til at overføre varme til miljøet;

• indledende modstand før tilslutning til arbejde;

• modstand når 1 time efter afslutningen af ​​operationen.

Selvhelbredende beskyttere har:

• små størrelser;

• hurtig reaktion;

• Stabilt job;

• kombineret beskyttelse af enheder mod overbelastning og overophedning;

• ikke behov for vedligeholdelse.

Varianter af sikringsdesign

Afhængigt af opgaverne oprettes sikringer til at fungere i kredsløb:

• industrielle installationer;

• elektriske husholdningsapparater til almindelig brug.

Fordi de fungerer i kredsløb med forskellige spændinger, er kabinetterne fremstillet med karakteristiske dielektriske egenskaber. Ifølge dette princip er sikringer opdelt i strukturer, der fungerer:

• med lavspændingsenheder;

• i kredsløb op til og med 1000 volt;

• i industrielt udstyrskredsløb med høj spænding.

Specielle designs inkluderer sikringer:

• eksplosiv;

• perforeret;

• med lysbueudryddelse, når kredsløbet åbner i smalle kanaler af finkornede fyldstoffer eller dannelse af autogas eller væskeeksplosion;

• til køretøjer.

Den begrænsede fejlstrøm af en sikring kan variere fra brøkdele af en ampere til kiloampere.

Nogle gange installerer elektrikere i stedet for en sikring en kalibreret ledning i huset. Denne metode anbefales ikke, fordi selv med en nøjagtig udvælgelse af tværsnittet kan den elektriske modstand af ledningen afvige fra den anbefalede på grund af egenskaberne af selve metallet eller legeringen. En sådan sikring vil ikke fungere med sikkerhed.

En endnu større fejl er utilsigtet brug af hjemmelavede "bugs".De er den mest almindelige årsag til ulykker og brande i elektriske ledninger.