Sigortalar neden belirli bir akımda yanıyor?

Genellikle bir iletkenin (sigorta gibi) yanmadan işlem yapabileceği maksimum akımı belirleriz . Ancak iletken belli bir miktar enerji / ısı dağıldığında mı? Sonra iletken çok yüksek bir sıcaklıktadır ve yanar / erir.

Diyelim ki 10A değerinde bir sigorta var. O zaman sigortayı 9A gibi daha düşük bir akımda sigorta da yanmadan sürekli çalıştırabilmem neden oluyor, ama biraz sonra?

Ayrıca, güç, voltaj ve akımın Ohm yasasıyla ilişkili olduğunu da biliyoruz. Eğer 10A'lık bir sigortamız varsa ve 100 ohm gibi keyfi bir direnci varsa, neden ona 1kV sigorta (10A * 100 ohm) veya 10kW sigorta (10A * 10A * 100 ohm) demiyoruz? Bu sayılar tamamen keyfidir, bu yüzden gerçeği yansıtmadıklarını biliyorum ama benim açımdan netleşti.

Yani 10A'lık bir sigortamız varsa ve 100 ohm gibi keyfi bir direnci varsa, ...

Bu tipik 10 A sigortanın direnci 5 mΩ'tür. Yani tahmininiz yaklaşık 20.000 kat arttı. 10 A'da harcanan güç P = I 2 ile verilir.$P = I^2R = 10^2 \times 5m = 500 \ \text {mW}$ .

DİRENÇ: Sigortanın direnci genellikle toplam devre direncinin önemsiz bir parçasıdır. Kesirli amper sigortalarının direnci birkaç ohm olabileceğinden, düşük voltajlı devrelerde kullanılırken bu gerçek dikkate alınmalıdır. Gerçek değerler Littelfuse ile temasa geçilerek elde edilebilir. Kaynak: Littlefuse Fuseology Uygulama Kılavuzu (okumaya değer).

Fraksiyonel amper sigortalarda daha yüksek direnç nedeni, sigorta telinin 10 A versiyonuyla yaklaşık aynı uzunlukta olması, ancak örneğin 100 mA'da üflenmesi için daha ince olması gerektiğidir. 100 mA'lık bir sigorta normal olarak çizim yapan bir devreyi koruyor olabilir, örneğin 50 mA. Sigorta direnci 1 was olsaydı, serviste karşısında 50 mV'luk bir düşüş olurdu.

Bir sigorta telinin gerekli çapı aşağıdakilerden hesaplanabilir:

... neden 1kV sigorta (10 A * 100 ohm) veya 10 kW sigorta (10 A * 10 A * 100 ohm) demiyoruz?

Çünkü aşırı akım koruma cihazıdır. Sigortalar zaten tamamen farklı bir şey anlamına gelen voltaj derecesine sahiptir. Aşağıya bakınız.

Sigortanın birkaç dereceye ihtiyacı vardır:

• Akım (ki yeterince açık olduğunu düşünüyorum).
• Sigortanın voltaj değeri. Bu, bir iç ark oluşturmadan ve sürdürmeden güvenilir bir şekilde kesebileceği maksimum voltajı belirtir.
• Zaman derecesi - ne kadar hızlı esecek.

Littlefuse makalesi tüm bunları ayrıntılı olarak ele almaktadır, bu yüzden burada çoğaltmaya gerek yoktur.

1. İletken belirli bir sıcaklığa ulaştığında arızalanır. Sigorta çevre ile termal temasta olduğundan, patlamadan önce belirli bir miktarda gücü dağıtabilir.
2. 10A sigortanız 10A'da (artı veya eksi biraz tolerans) atmak üzere tasarlanmıştır. Bu yüzden bütün gün 9A'da çalışmalı.
   • Ancak bu 10A sigortanın 10A'da patlaması uzun zaman alacak ve 20A'da çok daha hızlı patlayacak ve 100A'yı iterseniz yanlış davranabilir. Sigortalar için tamamen ihmal edilmiş bir bilim var.
   • Ve bu 10A sigortayı bütün gün 9A veya 9.8A'da çalıştırırsanız, ısınır ve yavaşça bozulur.
   • Tüm bunlar, ne kadar hızlı patladığı veya ne kadar sürdüğü önemliyse, sigorta üreticisiyle konuşmanız gerektiği anlamına gelir.
3. Sigortalar amper olarak derecelendirilmiştir, çünkü sigortaları takan insanların çoğu önemlidir. İdeal 10A sigortası voltaj düşürmez ve 10A'nın altındaki bir nanoampta bile patlamaz veya bozunmaz, ancak bunun hemen üstünde (veya iyi tanımlanmış bir süreden sonra) patlar. İdeal sigorta yoktur.
4. Tüm bunları düşünürken, bazı sigorta veri sayfalarını kazıp bakmak isteyebilirsiniz . İyi şirketler (Bussman, Littlefuse, vb.) Bunu belirtir - ve geçici aşırı yük için tasarlanmış yavaş atmış sigortalar ve "sıradan" sigortalardan daha hızlı tepki vermek üzere tasarlanmış hızlı atmış sigortalar gibi şeyler vardır. Sigortanın cevap vermesi gereken standart ve kritik değilse, bir tane tasarlamak için mühendislik egzersizi haline gelebilir.

Normalde, bir sigorta hangi voltaj devresinin kullanıldığını bilmez - sadece içinden akan akımı bilir, bu yüzden üflenmesine neden olabilecek tek şey budur.

Sigortalar ayrıca bir voltaj derecesine sahiptir, çünkü sigorta attığında, tam devre voltajına sahip olacaktır, bu nedenle bu voltajı ark olmadan güvenli bir şekilde tutacak şekilde tasarlanmalıdır.

Kendinize sorun: Sigortanın amacı nedir?

1. Sigortadaki voltaj sınırlandırılsın mı? Hayır. Bu anlamsız.
2. Sigortanın dahili olarak yaydığı gücü sınırlar mısınız? Hayır. Bu da anlamsız.
3. Sigortadan geçen akım sınırlandırılsın mı? Şaşırtıcı bir şekilde, hayır! Sigortanın işi kendisini herhangi bir şeyden korumak değildir. Sigortanın görevi yükü korumaktır. Bu yüzden yükteki akımı önemsediğinizi varsayalım, o zaman sadece yük ve sigorta akımları aynı olduğu için sigortanın ikincil bir endişe olarak attığı akımı önemsersiniz.
4. Yükteki voltaj sınırlandırılsın mı? Tartışmalı olarak, evet ama sigortaları bu şekilde aşağıda tartışacağım derecelendirme sorunları var.
5. Yükteki gücü sınırlar mısınız? Tartışmalı olarak, evet ama sigortaları bu şekilde aşağıda tartışacağım derecelendirme sorunları var.
6. Yükteki akım sınırlandırılsın mı? Evet! Sigortanın nihai amacı yükü korumaktır. Akımın # 4 veya # 5'deki voltaj veya güçten neden daha geçerli olduğunu tartışacağım

Yük kraldır. Sigorta sadece kendi uğruna patlayacak şekilde tasarlanmamıştır. Yükü korumak için bir sigorta tasarlanmıştır. Odaklandığınız tek şey sigortanın attığı zaman ağaçlar için ormanı kaçırıyorsunuz. Sonunda, sigortada hangi voltajın ya da sigortanın patladığında ne kadar güç tükettiği TÜMÜNDE umurumda değil. Önem verdiğim şey yükten geçen akımın sigortanın atıldığı zamandır (ve uzatıldığında sigortanın atıldığında akımdır).

YÜKDEN gücü veya YÜKDEKİ gerilimi sınırlamak olduğunu iddia edebilirsiniz, ancak sigortaları yük gücüne veya voltaja göre derecelendiremezsiniz, çünkü bu sayılar yükün kendisine bağlıdır. Başka bir deyişle, sigortanın kullanıldığı yükün özelliklerini tam olarak bilmeden bu şekilde derecelendirilemeyeceği anlamına gelir.

Daha titiz terimlerle, bunun nedeni, sigortanın devredeki konumunun, yük üzerindeki güç veya voltajı gözlemlemesine izin vermemesidir. Sadece yüke giden akımı gözlemleyebilir. Elbette, sigorta kendi voltaj düşüşünü veya harcanan gücünü devre içindeki konumundan gözlemleyebilir, ancak sistemi korumakla ilgili olmadığını zaten belirledik.

Bana voltajı veya watt'ı kullanarak derecelendirilmiş bir sigorta verirseniz, sadece sigortanın attığı akımın korunup korunmayacağını anlamak için yükümün özelliklerini dikkate alan bir sürü gereksiz hesaplardan geçmem gerekir. aşırı akım, aşırı gerilim veya aşırı yükten kaynaklanan yüküm.

Anlamak için önemli bir noktadır malzeme sigorta telleri imal edilmiştir. Sade, basit bir metaldir. Bununla birlikte, metal soğuk iletken olma özelliğine sahiptir : Bir kabloyu ısıtırsanız, daha az iletken ve daha fazla direnç haline gelir.

Şimdi, akım sınırının altında çalışan bir sigortanız varsa, biraz elektrik enerjisini ısıya dönüştürür, bu da hızla dağıtılır ve tel serin kalır. Buna göre, çok düşük bir dirence sahiptir, bu nedenle sigortada sadece küçük bir voltaj gerilimi düşer.

Sigortadan geçen akım eşiğin üzerine çıktığında, sigorta teli ısınır. Bu, direncinin arttığı, voltajın daha büyük bir kısmının sigortaya düştüğü ve böylece daha fazla elektriği ısıya dönüştürdüğü anlamına gelir. Sigorta telindeki ısı daha fazla ısı üretilmesine neden olur . Bu kendi kendini büyüten bir işlemdir ve soğukken sigortanın içinden akan çok fazla elektrik enerjisi olduğundan, sıcak sigorta, cihazdaki voltajı önemli ölçüde etkilemeden önce akımdan çok fazla güç çekebilir .

Bu kendiliğinden yükselen ısıtma işlemi nedeniyle, sigorta devreyi frenleyerek hızla aşırı ısınır.

Sigorta iletkeninin içinden akan akıma tepki olarak ısındığı doğrudur. Telin kendisi bu ısıyı ortamına ileterek dağıtacak şekilde tasarlanmıştır, böylece sigorta içinde dağılan güç telin bu ısıyı iletme kapasitesini aşana kadar eriyemez. Daha sonra ısı, sigorta telinin eridiği noktaya yükselir. Kabloya kütle ekleyerek, aşırı akımın kısa dalgalanmalarını idare etme kabiliyetini sağlayan termal zaman sabiti artar - bu da slo bloğuna neden olur .

Ancak iletken içinde belirli miktarda enerji / ısı dağıldığında iletken gerçekten başarısız olmaz mı? Sonra iletken çok yüksek bir sıcaklıktadır ve yanar / erir. [...] Neden sigortayı 9A gibi daha düşük bir akımda sigorta da yanmadan sürekli çalıştırabiliyorum, ama sadece biraz sonra?

Sigortada ne kadar enerji harcandığı önemli değildir. Önemli olan oranı ( 's enerji sigorta dağıtılır edildiği güç - I ² hızına göre enerjinin dışarı atılır R) üzerinden yayılan ısının ve ısı iletimi yoluyla sigortanın.

Enerji sigortaya dışarı çıktığından daha hızlı girdiğinde, sigorta ısınır. Bununla birlikte, sigorta ısındığında, enerjinin sigortadan dışarı yayılma hızı artar. Sigortadan akan ısı gücü giren ısı gücüyle (I ² R) eşleşene kadar sıcaklık artacaktır .

Böylece sigorta hızla akım tarafından belirlenen bir denge sıcaklığına ulaşacaktır. Bu sıcaklık çok yüksek olduğunda, sigorta atacaktır.

Sigorta malzemesine bağlı olarak, denge sıcaklığı malzeme erime noktasına ulaştığında patlayabilir veya @cmaster'ın cevabında bahsettiği termal kaçak tarafından üflenebilir. Bu noktada, sigorta artan sıcaklık gücünü arttırır içinde güç artışı daha hızlı dışarı ve denge kaybolur.

Sigortalar çalışma akımı için derecelendirilmiştir . Bir 10A sigortası 9A'da, hatta 10A'da yanmaz (veya "yavaşça bozulur"). 10A olarak etiketlenmiş olması, yalnızca derecelendirmeyi aşmadığınız sürece üreticinin beklendiği gibi çalışacağını garanti ettiği anlamına gelir.

Açıkçası, bu 10A sigortayı 10A'yı aştığınız anda patlamayacağı anlamına gelir. Aslında, bir veri sayfasına bakarsanız, 10A'lık bir sigortayı atmak için 20A ve makul bir şekilde hızlı olmasını istiyorsanız belki 30 + A gibi bir şeye ihtiyacınız olduğunu göreceksiniz.

Sigortalar ayrıca voltaj düşme oranlarına sahiptir, gerçekten de bir kablo parçasını üflemek için hem akıma hem de voltaja ihtiyacınız vardır. Ancak son kullanıcılar tipik olarak kesin bir akım derecesi istediklerinden, üreticiler voltaj düşüşünü hassas bir şekilde ölçmez ve bunun için sadece tipik / maksimum bir değer sağlar. Sana 150 mV / 5 mOhm'luk bir sigortam olduğunu söylediğimi düşünün: bunun örneğin 1kW'lık bir şebeke yükünü korumak için yeterli olacağını düşünüyor musunuz? Anlatmak için geçerli derecelendirmeyi bulmanız gerekecek.