Soorten zekeringen

Elk elektrisch systeem werkt op de balans van geleverde en verbruikte energie. Wanneer spanning wordt toegepast op een elektrisch circuit, wordt deze toegepast op een bepaalde weerstand in het circuit. Als gevolg hiervan wordt, op basis van de wet van Ohm, een stroom gegenereerd door de actie waarvan arbeid wordt verricht.

In het geval van isolatiedefecten, montagefouten, noodmodus, neemt de weerstand van het elektrische circuit geleidelijk af of daalt sterk. Dit leidt tot een overeenkomstige toename van de stroom, die bij overschrijding van de nominale waarde schade aan apparatuur en mensen veroorzaakt.

Veiligheidskwesties zijn altijd relevant geweest en zullen altijd relevant zijn bij het gebruik van elektrische energie. Daarom wordt er voortdurend speciale aandacht besteed aan beschermende apparaten. De eerste dergelijke ontwerpen, zekeringen genoemd, worden nog steeds veel gebruikt.

De elektrische zekering maakt deel uit van het werkcircuit, wordt doorgesneden op het gedeelte van de stroomdraad, moet betrouwbaar bestand zijn tegen de werkbelasting en het circuit beschermen tegen het optreden van overmatige stromen.Deze functie is de basis van de classificatie van nominale stroom.

Volgens het toegepaste werkingsprincipe en de methode om het circuit te onderbreken, zijn alle zekeringen verdeeld in 4 groepen:

1. met smeltlood;

2. elektromechanisch ontwerp;

3. Gebaseerd op elektronische componenten;

4. zelfherstellende modellen met niet-lineaire omkeerbare eigenschappen na inwerking van overstroom.

Hotlink

Zekeringen van dit ontwerp bevatten een geleidend element dat, onder invloed van een stroom die de nominale ingestelde waarde overschrijdt, smelt door oververhitting en verdampt. Dit verwijdert de spanning van het circuit en beschermt het.

Smeltbare verbindingen kunnen gemaakt zijn van metalen zoals koper, lood, ijzer, zink of sommige legeringen die een thermische uitzettingscoëfficiënt hebben die de beschermende eigenschappen van elektrische apparatuur biedt.

De verwarmings- en koeleigenschappen van draden voor elektrische apparatuur onder stationaire bedrijfsomstandigheden worden weergegeven in de afbeelding.

De werking van de lont bij ontwerpbelasting wordt verzekerd door een betrouwbare temperatuurbalans te creëren tussen de warmte die vrijkomt op het metaal door er een werkende elektrische stroom doorheen te laten gaan en de afvoer van warmte naar de omgeving als gevolg van dissipatie.

Bij noodstanden wordt dit evenwicht snel verstoord.

Het metalen deel van de lont verhoogt de waarde van zijn actieve weerstand bij verhitting. Dit resulteert in meer verwarming omdat de gegenereerde warmte recht evenredig is met de waarde van I2R. Tegelijkertijd nemen weerstand en warmteontwikkeling weer toe. Het proces gaat door als een lawine totdat smelten, koken en mechanische vernietiging van de lont optreedt.

Wanneer het circuit breekt, is er een elektrische boog in de zekering. Tot het moment van volledige verdwijning, gaat er een stroom doorheen die gevaarlijk is voor de installatie, die verandert volgens het kenmerk dat wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

De belangrijkste bedrijfsparameter van de zekering is de karakteristieke stroom in de tijd, die de afhankelijkheid bepaalt van het veelvoud van de noodstroom (ten opzichte van de nominale waarde) van de reactietijd.

Om de werking van de zekering bij lage noodstromen te versnellen, worden speciale technieken gebruikt:

• het creëren van variabele dwarsdoorsnedevormen met gebieden met een verkleind oppervlak;

• met behulp van het metallurgische effect.

Tabblad wijzigen

Naarmate de platen smaller worden, neemt de weerstand toe en wordt er meer warmte gegenereerd. Bij normaal bedrijf heeft deze energie de tijd om zich gelijkmatig over het gehele oppervlak te verspreiden en bij overbelasting ontstaan ​​op nauwe plaatsen kritieke zones. Hun temperatuur bereikt snel een toestand waarin het metaal smelt en het elektrische circuit verbreekt.

Om de snelheid te verhogen, zijn de platen gemaakt van dunne folie en worden ze in meerdere parallel geschakelde lagen gebruikt. Het verbranden van elk gebied van een van de lagen versnelt de beschermende werking.

Het principe van het metallurgische effect

Het is gebaseerd op de eigenschap van bepaalde laagsmeltende metalen, bijvoorbeeld lood of tin, om meer vuurvast koper, zilver en bepaalde legeringen in hun structuur op te lossen.

Om dit te doen, worden druppels tin aangebracht op de gevlochten draden waaruit de smeltlood is gemaakt.Bij de toegestane temperatuur van het metaal van de draden creëren deze additieven geen enkel effect, maar in een noodmodus smelten ze snel, lossen een deel van het basismetaal op en zorgen voor een versnelling van de werking van de lont.

De effectiviteit van deze methode komt alleen tot uiting op dunne draden en neemt aanzienlijk af met een toename van hun doorsnede.

Het grootste nadeel van een zekering is dat wanneer deze wordt geactiveerd, deze handmatig moet worden vervangen door een nieuwe. Dit vereist het op peil houden van hun voorraden.

Elektromechanische zekeringen

Het principe van het doorknippen van een beveiligingsinrichting in de voedingsdraad en ervoor zorgen dat deze breekt om de spanning te ontlasten, maakt het mogelijk om de elektromechanische producten die hiervoor zijn gemaakt te classificeren als zekeringen. De meeste elektriciens classificeren ze echter in een aparte klasse en noemen ze stroomonderbrekers of afgekort als automatische machines.

Tijdens hun werking bewaakt een speciale sensor constant de waarde van de passerende stroom. Na het bereiken van een kritieke waarde wordt een stuursignaal naar de omvormer gestuurd — een geladen veer van een thermische of magnetische ontgrendeling.

Zekeringen van elektronische componenten

In deze ontwerpen wordt de functie van het beschermen van het elektrische circuit overgenomen door contactloze elektronische schakelaars op basis van vermogenshalfgeleiderinrichtingen van diodes, transistors of thyristors.

Dit worden elektronische zekeringen (EP) of stroomregel- en schakelmodules (MKKT) genoemd.

Als voorbeeld toont de afbeelding een blokschema dat het werkingsprincipe van een transistorzekering laat zien.

Het stuurcircuit van zo'n zekering haalt het gemeten stroomwaardesignaal uit de resistieve shunt.Het wordt gewijzigd en toegepast op de ingang van de geïsoleerde halfgeleiderpoort MOSFET-type veldeffecttransistor. 

Wanneer de stroom door de zekering de toegestane waarde begint te overschrijden, sluit de poort en wordt de belasting uitgeschakeld. In dit geval wordt de zekering in de zelfvergrendelende modus geschakeld.

Als er veel videobewaking in het circuit wordt gebruikt, wordt het moeilijk om de gesprongen zekering te bepalen. Om het gemakkelijker te vinden, is de signaleringsfunctie "Alarm" geïntroduceerd, die kan worden gedetecteerd door het knipperen van de LED of door het activeren van een vast of elektromechanisch relais.

Dergelijke elektronische zekeringen werken snel, hun reactietijd is niet langer dan 30 milliseconden.

Het hierboven besproken schema wordt als eenvoudig beschouwd, het kan aanzienlijk worden uitgebreid met nieuwe extra functies:

• continue bewaking van de stroom in het belastingscircuit met de vorming van uitschakelcommando's wanneer de stroom 30% van de nominale waarde overschrijdt;

• uitschakeling van de beveiligde zone in geval van kortsluiting of overbelasting met een signaal wanneer de stroom in de belasting boven 10% van de ingestelde instelling stijgt;

• bescherming van het vermogenselement van de transistor bij temperaturen boven de 100 graden.

Voor dergelijke schema's zijn de gebruikte ICKT-modules verdeeld in 4 reactietijdgroepen. De snelste apparaten worden geclassificeerd als klasse «0». Ze onderbreken stromen die de instelling overschrijden met 50% gedurende maximaal 5 ms, met 300% in 1,5 ms, met 400% in 10 μs.

Zelfherstellende zekeringen

Deze beveiligingsinrichtingen verschillen van zekeringen doordat ze, nadat de noodbelasting is uitgeschakeld, hun bruikbaarheid behouden voor verder herhaald gebruik.Daarom werden ze zelfgenezend genoemd.

Het ontwerp is gebaseerd op polymeermaterialen met een positieve temperatuurcoëfficiënt van elektrische weerstand. Ze hebben een kristallijne roosterstructuur onder normale, normale omstandigheden en transformeren abrupt in een amorfe toestand bij verhitting.

De uitschakelkarakteristiek van zo'n zekering wordt meestal gegeven als de logaritme van weerstand versus materiaaltemperatuur.

Wanneer een polymeer een kristalrooster heeft, is het goed om, net als een metaal, elektriciteit te geleiden. In de amorfe toestand is de geleidbaarheid aanzienlijk verslechterd, wat ervoor zorgt dat de belasting wordt uitgeschakeld wanneer zich een abnormale modus voordoet.

Dergelijke zekeringen worden gebruikt in beveiligingsinrichtingen om het optreden van herhaalde overbelastingen te voorkomen wanneer vervanging van de zekering of handmatige handelingen van de operator moeilijk zijn. Het is het gebied van automatische elektronische apparaten die veel worden gebruikt in computertechnologie, mobiele gadgets, meet- en medische technologie en voertuigen.

De betrouwbare werking van zelfherstellende zekeringen wordt beïnvloed door de omgevingstemperatuur en de hoeveelheid stroom die er doorheen vloeit. Om verantwoord te zijn, zijn technische voorwaarden ingevoerd:

• zendstroom, gedefinieerd als de maximale waarde bij een temperatuur van +23 graden Celsius, die het apparaat niet activeert;

• de bedrijfsstroom, als minimale waarde die bij dezelfde temperatuur leidt tot de overgang van het polymeer naar een amorfe toestand;

• de maximale waarde van de aangelegde bedrijfsspanning;

• reactietijd, gemeten vanaf het moment dat de noodstroom optreedt totdat de belasting wordt uitgeschakeld;

• vermogensdissipatie, die het vermogen van de lont bij +23 graden bepaalt om warmte over te dragen aan de omgeving;

• aanvankelijke weerstand voordat u verbinding maakt met het werk;

• weerstand bereikt 1 uur na het einde van de operatie.

Zelfgenezende beschermers hebben:

• kleine maten;

• snelle reactie;

• Stabiel werk;

• gecombineerde bescherming van apparaten tegen overbelasting en oververhitting;

• geen onderhoud nodig.

Rassen van zekeringontwerpen

Afhankelijk van de taken worden zekeringen gemaakt om in circuits te werken:

• industriële installaties;

• huishoudelijke elektrische apparaten voor algemeen gebruik.

Omdat ze werken in circuits met verschillende spanningen, zijn de behuizingen vervaardigd met onderscheidende diëlektrische eigenschappen. Volgens dit principe zijn lonten verdeeld in structuren die werken:

• met laagspanningsapparaten;

• in circuits tot en met 1000 volt;

• in circuits van industriële hoogspanningsapparatuur.

Speciale ontwerpen omvatten zekeringen:

• explosief;

• geperforeerd;

• met booguitdoving wanneer het circuit wordt geopend in nauwe kanalen van fijnkorrelige vulstoffen of de vorming van autogas of vloeistofexplosie;

• voor voertuigen.

De beperkte foutstroom van een zekering kan variëren van fracties van een ampère tot kiloampère.

Soms installeren elektriciens in plaats van een zekering een gekalibreerde draad in de behuizing. Deze methode wordt niet aanbevolen, omdat zelfs met een nauwkeurige selectie van de doorsnede de elektrische weerstand van de draad kan verschillen van de aanbevolen vanwege de eigenschappen van het metaal of de legering zelf. Zo'n zekering zal zeker niet werken.

Een nog grotere fout is het onbedoelde gebruik van zelfgemaakte "bugs".Ze zijn de meest voorkomende oorzaak van ongevallen en branden in elektrische bedrading.