Biztosítékok típusai

Minden elektromos rendszer a betáplált és elfogyasztott energia egyensúlyán működik. Amikor feszültséget kapcsolunk egy elektromos áramkörre, az az áramkör bizonyos ellenállására vonatkozik. Ennek eredményeként az Ohm-törvény alapján áram keletkezik, amelynek hatására a munka végbemegy.

Szigetelési hibák, szerelési hibák, vészüzem esetén az elektromos áramkör ellenállása fokozatosan csökken, vagy erősen csökken. Ez az áramerősség megfelelő növekedéséhez vezet, ami a névleges érték túllépése esetén károkat okoz a berendezésekben és az emberekben.

A biztonsági kérdések mindig is aktuálisak voltak és lesznek is az elektromos energia felhasználása során. Ezért folyamatosan különös figyelmet fordítanak a védőeszközökre. Az első ilyen kialakításokat, az úgynevezett biztosítékokat még ma is széles körben használják.

Az elektromos biztosíték a működő áramkör része, a tápvezeték szakaszán van levágva, megbízhatóan el kell viselnie az üzemi terhelést és meg kell védenie az áramkört a túláramok előfordulásától.Ez a funkció a névleges áram osztályozásának alapja.

Az alkalmazott működési elv és az áramkör megszakításának módja szerint az összes biztosítékot 4 csoportra osztják:

1. olvadó lánccal;

2. elektromechanikus tervezés;

3. Elektronikus alkatrészek alapján;

4. öngyógyító modellek nemlineáris reverzibilis tulajdonságokkal túláram hatására.

Forró link

Az ilyen kialakítású biztosítékok vezetőképes elemet tartalmaznak, amely a névleges beállított értéket meghaladó áram hatására túlmelegedéstől megolvad és elpárolog. Ez eltávolítja a feszültséget az áramkörből, és megvédi azt.

Az olvadó láncszemek olyan fémekből készülhetnek, mint a réz, ólom, vas, cink vagy néhány olyan ötvözet, amelyek hőtágulási együtthatójával rendelkeznek, amely biztosítja az elektromos berendezések védő tulajdonságait.

A villamos berendezések vezetékeinek fűtési és hűtési jellemzőit álló üzemi körülmények között az ábra mutatja.

A biztosíték tervezési terhelésen történő működését azáltal biztosítják, hogy megbízható hőmérséklet-egyensúlyt hoznak létre a fémre az üzemi elektromos áram áthaladása által felszabaduló hő és a disszipáció következtében a környezetbe történő hőelvezetés között.

Vészüzemmódok esetén ez az egyensúly gyorsan megbomlik.

A biztosíték fém része hevítéskor növeli aktív ellenállásának értékét. Ez több fűtést eredményez, mivel a termelt hő egyenesen arányos az I2R értékével. Ezzel párhuzamosan az ellenállás és a hőtermelés ismét növekszik. A folyamat lavinaszerűen folytatódik, amíg a biztosíték megolvad, felforr és mechanikai tönkremegy.

Az áramkör megszakadásakor elektromos ív keletkezik a biztosítékban. A teljes eltűnés pillanatáig a berendezésre veszélyes áram halad át rajta, amely az alábbi ábrán látható karakterisztikának megfelelően változik.

A biztosíték fő működési paramétere az időbeli karakterisztikus áram, amely meghatározza a vészáram többszörösének (a névleges értékhez viszonyítva) a válaszidőtől való függését.

A biztosíték működésének felgyorsítása alacsony vészáram mellett speciális technikákat alkalmaznak:

• változó keresztmetszeti formák létrehozása csökkentett területű területekkel;

• a metallurgiai hatás felhasználásával.

Lap módosítása

Ahogy a lemezek szűkülnek, az ellenállás nő, és több hő keletkezik. Normál üzemben ennek az energiának van ideje egyenletesen szétterülni a teljes felületen, túlterhelés esetén pedig szűk helyeken kritikus zónák jönnek létre. A hőmérsékletük gyorsan eléri azt az állapotot, amikor a fém megolvad és megszakítja az elektromos áramkört.

A sebesség növelése érdekében a lemezeket vékony fóliából készítik, és több, párhuzamosan kapcsolt rétegben használják. Az egyik réteg minden részének elégetése felgyorsítja a védelmi műveletet.

A kohászati ​​hatás elve

Bizonyos alacsony olvadáspontú fémek, például ólom vagy ón azon tulajdonságán alapul, hogy szerkezetükben több tűzálló rezet, ezüstöt és bizonyos ötvözeteket oldanak fel.

Ehhez óncseppeket kell felvinni a sodrott huzalokra, amelyekből az olvadó láncszem készül.A vezetékek fémének megengedett hőmérsékletén ezek az adalékok nem keltenek semmilyen hatást, de vészhelyzetben gyorsan megolvadnak, feloldják az alapfém egy részét, és felgyorsítják a biztosíték működését.

Ennek a módszernek a hatékonysága csak vékony vezetékeken nyilvánul meg, és jelentősen csökken keresztmetszetük növekedésével.

A biztosíték fő hátránya, hogy kioldáskor manuálisan ki kell cserélni egy újra. Ehhez szükség van a készleteik fenntartására.

Elektromechanikus biztosítékok

A tápvezetékbe védőberendezés bevágásának és a feszültségmentesítés érdekében történő megszakításának elve lehetővé teszi az ehhez készített elektromechanikus termékek biztosítékok közé sorolását. A legtöbb villanyszerelő azonban külön osztályba sorolja őket, és felhívja őket megszakítók vagy rövidítve automata gépek.

Működésük során egy speciális érzékelő folyamatosan figyeli az átmenő áram értékét. A kritikus érték elérése után vezérlőjelet küld a hajtásnak – egy feltöltött rugót a termikus vagy mágneses kioldásból.

Elektronikus alkatrészek biztosítékai

Ezekben a kialakításokban az elektromos áramkör védelmének funkcióját érintésmentes elektronikus kapcsolók veszik át, amelyek diódák, tranzisztorok vagy tirisztorok teljesítmény-félvezető eszközein alapulnak.

Ezeket elektronikus biztosítékoknak (EP) vagy áramszabályozó és kapcsoló moduloknak (MKKT) nevezzük.

Példaként az ábrán egy tranzisztoros biztosíték működési elvét bemutató blokkvázlat látható.

Az ilyen biztosíték vezérlő áramköre eltávolítja a mért áramérték jelét az ellenállásos söntről.Módosítják és az izolált félvezető kapu bemenetére alkalmazzák MOSFET típusú térhatású tranzisztor. 

Amikor a biztosítékon áthaladó áram túllépi a megengedett értéket, a kapu bezárul és a terhelés kikapcsol. Ebben az esetben a biztosíték önzáró üzemmódba kapcsol.

Ha sok videó megfigyelést használnak az áramkörben, nehéz lesz megállapítani a kiolvadt biztosítékot. A könnyebb megtalálás érdekében bevezették a "Riasztás" jelző funkciót, amely a LED felvillanásával, illetve szilárd vagy elektromechanikus relé kioldásával érzékelhető.

Az ilyen elektronikus biztosítékok gyors működésűek, válaszidejük nem haladja meg a 30 milliszekundumot.

A fent tárgyalt séma egyszerűnek tekinthető, jelentősen bővíthető új kiegészítő funkciókkal:

• a terhelő áramkör áramának folyamatos figyelése leállítási parancsok kibocsátásával, ha az áram meghaladja a névleges érték 30% -át;

• a védett zóna leállítása rövidzárlat vagy túlterhelés esetén jelzéssel, amikor a terhelésben lévő áram a beállított érték 10%-a fölé emelkedik;

• a tranzisztor tápelemének védelme 100 fok feletti hőmérséklet esetén.

Az ilyen sémákhoz az alkalmazott ICKT modulok 4 válaszidő csoportra vannak osztva. A leggyorsabb eszközök a „0” osztályba tartoznak. A beállítást meghaladó áramokat 50%-kal megszakítják 5 ms-ig, 1,5 ms alatt 300%-kal, 10 μs alatt 400%-kal.

Öngyógyító biztosítékok

Ezek a védőeszközök abban különböznek a biztosítékoktól, hogy a vészterhelés kikapcsolása után megőrzik működőképességüket a további ismételt használathoz.Ezért nevezték öngyógyítónak.

A tervezés pozitív hőmérsékleti együtthatójú elektromos ellenállású polimer anyagokon alapul. Normál, normál körülmények között kristályos rácsszerkezettel rendelkeznek, és hevítés hatására hirtelen amorf állapotba kerülnek.

Az ilyen biztosíték kioldási jellemzőjét általában az ellenállás és az anyag hőmérsékletének logaritmusaként adják meg.

Ha egy polimernek kristályrácsa van, akkor jó, mint egy fém, elektromos áramot vezetni. Amorf állapotban a vezetőképesség jelentősen romlik, ami biztosítja a terhelés kikapcsolását, ha rendellenes üzemmód lép fel.

Az ilyen biztosítékokat védőberendezésekben használják az ismételt túlterhelések kiküszöbölésére, amikor a biztosíték cseréje vagy a kezelő kézi műveletei nehézkesek. A számítástechnikában, a mobil kütyükben, a mérés- és orvostechnikában, valamint a járművekben széles körben használt automata elektronikai eszközök területe.

Az önvisszaállító biztosítékok megbízható működését a környezeti hőmérséklet és a rajta átfolyó áram nagysága befolyásolja. Az elszámoláshoz technikai feltételek kerültek bevezetésre:

• átviteli áram, amely +23 Celsius fokos hőmérsékleten a maximális érték, amely nem váltja ki a készüléket;

• az üzemi áram, mint minimális érték, amely ugyanazon a hőmérsékleten a polimer amorf állapotba való átmenetéhez vezet;

• az alkalmazott üzemi feszültség maximális értéke;

• reakcióidő, a vészáram fellépésétől a terhelés kikapcsolásáig mérve;

• teljesítménydisszipáció, amely meghatározza a biztosíték +23 fokos hőátadó képességét a környezetbe;

• kezdeti ellenállás a munkához való csatlakozás előtt;

• ellenállás eléri az 1 órát a művelet befejezése után.

Az öngyógyító protektorok a következőket tartalmazzák:

• kis méretek;

• Gyors válasz;

• Stabil munkahely;

• az eszközök kombinált védelme a túlterheléstől és a túlmelegedéstől;

• nincs szükség karbantartásra.

Különböző biztosítékok kialakítása

A feladatoktól függően a biztosítékokat az áramkörökben való működéshez hozzák létre:

• ipari létesítmények;

• háztartási elektromos készülékek általános használatra.

Mivel különböző feszültségű áramkörökben működnek, a házak jellegzetes dielektromos tulajdonságokkal készülnek. Ezen elv szerint a biztosítékokat működő szerkezetekre osztják:

• kisfeszültségű eszközökkel;

• 1000 V-ig terjedő áramkörökben;

• nagyfeszültségű ipari berendezések áramköreiben.

A speciális kialakítások biztosítékokat tartalmaznak:

• robbanó;

• perforált;

• ívkioltással, amikor az áramkör megnyílik a finomszemcsés töltőanyagok szűk csatornáiban, vagy autogáz vagy folyadékrobbanás képződik;

• járművekhez.

A biztosíték korlátozott hibaárama az amper töredékétől a kiloamperig változhat.

Néha a villanyszerelők biztosíték helyett kalibrált vezetéket szerelnek be a házba. Ez a módszer nem ajánlott, mert még a keresztmetszet pontos megválasztása esetén is a vezeték elektromos ellenállása eltérhet az ajánlotttól magának a fémnek vagy ötvözetnek a tulajdonságai miatt. Egy ilyen biztosíték nem fog biztosan működni.

Még nagyobb hiba a házi készítésű "bogarak" véletlenszerű használata.Ezek okozzák a leggyakoribb baleseteket és tüzeket az elektromos vezetékekben.