Sulakkeiden tyypit

Jokainen sähköjärjestelmä toimii toimitetun ja kulutetun energian tasapainossa. Kun jännite syötetään sähköpiiriin, se syötetään tiettyyn vastukseen piirissä. Tämän seurauksena Ohmin lain perusteella syntyy virta, jonka vaikutuksesta työ tehdään.

Eristysvirheiden, kokoonpanovirheiden, hätätilan yhteydessä sähköpiirin vastus pienenee vähitellen tai laskee jyrkästi. Tämä johtaa vastaavaan virran kasvuun, joka nimellisarvon ylittäessä aiheuttaa vahinkoja laitteille ja ihmisille.

Turvallisuusasiat ovat aina olleet ja tulevat aina olemaan tärkeitä sähköenergiaa käytettäessä. Siksi suojalaitteisiin kiinnitetään jatkuvasti erityistä huomiota. Ensimmäiset tällaiset mallit, joita kutsutaan sulakkeiksi, ovat edelleen laajalti käytössä.

Sähkösulake on osa työpiiriä, se on leikattu virtajohdon osasta, sen on kestettävä luotettavasti työkuormitus ja suojattava piiri ylimääräisten virtojen esiintymiseltä.Tämä toiminto on nimellisvirran luokituksen perusta.

Sovelletun toimintaperiaatteen ja piirin katkaisumenetelmän mukaan kaikki sulakkeet on jaettu 4 ryhmään:

1. sulavalla linkillä;

2. sähkömekaaninen suunnittelu;

3. Perustuu elektronisiin komponentteihin;

4. Itsekorjautuvat mallit, joilla on epälineaariset palautuvat ominaisuudet ylivirran vaikutuksen jälkeen.

Kuuma linkki

Tämän mallin sulakkeet sisältävät johtavan elementin, joka nimellisasetusarvon ylittävän virran vaikutuksesta sulaa ylikuumenemisesta ja haihtuu. Tämä poistaa jännitteen piiristä ja suojaa sitä.

Sulakkeet voidaan valmistaa metalleista, kuten kuparista, lyijystä, raudasta, sinkistä tai joistakin seoksista, joiden lämpölaajenemiskerroin tarjoaa sähkölaitteiden suojaavat ominaisuudet.

Sähkölaitteiden johtojen lämmitys- ja jäähdytysominaisuudet kiinteissä käyttöolosuhteissa on esitetty kuvassa.

Varokkeen toiminta mitoituskuormalla varmistetaan luomalla luotettava lämpötilatasapaino sen läpi kulkevan toimivan sähkövirran johdosta metalliin vapautuvan lämmön ja hajaantumisesta ympäristöön tapahtuvan lämmön poistumisen välille.

Hätätiloissa tämä tasapaino häiriintyy nopeasti.

Sulakkeen metalliosa lisää sen aktiivivastuksen arvoa kuumennettaessa. Tämä johtaa enemmän lämmitykseen, koska tuotettu lämpö on suoraan verrannollinen I2R:n arvoon. Samalla vastus ja lämmöntuotto lisääntyvät jälleen. Prosessi jatkuu lumivyörynä, kunnes sulake sulaa, kiehuu ja mekaanisesti tuhoutuu.

Kun virtapiiri katkeaa, sulakkeen sisällä on valokaari. Sen läpi kulkee täydellisen katoamishetkeen asti asennukselle vaarallinen virta, joka muuttuu alla olevan kuvan mukaisen ominaisuuden mukaisesti.

Sulakkeen pääasiallinen toimintaparametri on sen ominaisvirta ajan myötä, joka määrittää hätävirran kerrannaismäärän (suhteessa nimellisarvoon) riippuvuuden vasteajasta.

Sulakkeen toiminnan nopeuttamiseksi pienillä hätävirroilla käytetään erityisiä tekniikoita:

• vaihtelevien poikkileikkausmuotojen luominen pienennetyillä alueilla;

• käyttämällä metallurgista vaikutusta.

Vaihda välilehteä

Kun levyt kapenevat, vastus kasvaa ja lämpöä syntyy enemmän. Normaalikäytössä tällä energialla on aikaa levitä tasaisesti koko pinnalle, ja ylikuormituksen sattuessa syntyy kriittisiä vyöhykkeitä kapeisiin paikkoihin. Niiden lämpötila saavuttaa nopeasti tilan, jossa metalli sulaa ja katkaisee sähköpiirin.

Nopeuden lisäämiseksi levyt on valmistettu ohuesta kalvosta ja niitä käytetään useissa kerroksissa, jotka on kytketty rinnakkain. Yhden kerroksen jokaisen alueen polttaminen nopeuttaa suojaustoimintoa.

Metallurgisen vaikutuksen periaate

Se perustuu tiettyjen matalassa lämpötilassa sulavien metallien, esimerkiksi lyijyn tai tinan, ominaisuuteen liuottaa rakenteeseensa tulenkestävämpää kuparia, hopeaa ja tiettyjä metalliseoksia.

Tätä varten tinapisaroita levitetään säikeisiin johtoihin, joista sulakelinkki tehdään.Johtojen metallin sallitussa lämpötilassa nämä lisäaineet eivät aiheuta vaikutusta, mutta hätätilassa ne sulavat nopeasti, liuottavat osan perusmetallista ja nopeuttavat sulakkeen toimintaa.

Tämän menetelmän tehokkuus ilmenee vain ohuissa langoissa ja heikkenee merkittävästi niiden poikkileikkauksen kasvaessa.

Sulakkeen suurin haittapuoli on, että kun se laukeaa, se on vaihdettava manuaalisesti uuteen. Tämä edellyttää varastojen ylläpitämistä.

Sähkömekaaniset sulakkeet

Periaate leikata suojalaite syöttöjohtoon ja varmistaa sen katkeaminen jännitteen keventämiseksi mahdollistaa tätä varten luotujen sähkömekaanisten tuotteiden luokittelun sulakkeiksi. Useimmat sähköasentajat kuitenkin luokittelevat ne erilliseen luokkaan ja kutsuvat niitä katkaisijat tai lyhennettynä automaattisiksi koneiksi.

Niiden käytön aikana erityinen anturi tarkkailee jatkuvasti kulkevan virran arvoa. Kun kriittinen arvo on saavutettu, ohjaussignaali lähetetään taajuusmuuttajaan - ladattu jousi lämpö- tai magneettisella laukaisulla.

Elektronisten komponenttien sulakkeet

Näissä malleissa sähköpiirin suojaustehtävän hoitavat kosketuksettomat elektroniset kytkimet, jotka perustuvat diodien, transistorien tai tyristorien tehopuolijohdelaitteisiin.

Näitä kutsutaan sähkösulakkeiksi (EP) tai virranohjaus- ja kytkentämoduuleiksi (MKKT).

Esimerkkinä kuvassa on lohkokaavio, joka esittää transistorin sulakkeen toimintaperiaatetta.

Tällaisen sulakkeen ohjauspiiri poistaa mitatun virta-arvon signaalin resistiivisestä shuntista.Sitä muutetaan ja sovelletaan eristetyn puolijohdeportin tuloon MOSFET-tyyppinen kenttätehotransistori. 

Kun sulakkeen läpi kulkeva virta alkaa ylittää sallitun arvon, portti sulkeutuu ja kuorma kytkeytyy pois päältä. Tässä tapauksessa sulake kytketään itselukittuvaan tilaan.

Jos piirissä käytetään paljon videovalvontaa, palaneen sulakkeen määrittäminen on vaikeaa. Löytämisen helpottamiseksi on otettu käyttöön "Alarm"-signalointitoiminto, joka voidaan havaita LEDin välähdyksellä tai laukaisemalla kiinteä tai sähkömekaaninen rele.

Tällaiset elektroniset sulakkeet ovat nopeavaikutteisia, niiden vasteaika ei ylitä 30 millisekuntia.

Yllä käsiteltyä järjestelmää pidetään yksinkertaisena, sitä voidaan laajentaa merkittävästi uusilla lisätoiminnoilla:

• kuormituspiirin virran jatkuva valvonta muodostamalla sammutuskomentoja, kun virta ylittää 30% nimellisarvosta;

• suojatun alueen sulkeminen oikosulkujen tai ylikuormituksen varalta signaalilla, kun kuorman virta nousee yli 10 % asetetusta asetuksesta;

• transistorin tehoelementin suojaus yli 100 asteen lämpötiloissa.

Tällaisissa järjestelmissä käytetyt ICKT-moduulit on jaettu 4 vasteaikaryhmään. Nopeimmat laitteet luokitellaan luokkaan «0». Ne katkaisevat virrat, jotka ylittävät asetuksen 50 % enintään 5 ms:ksi, 300 % 1,5 ms:ssa, 400 % 10 μs:ssa.

Itsekorjautuvat sulakkeet

Nämä suojalaitteet eroavat sulakkeista siinä, että hätäkuorman sammuttamisen jälkeen ne säilyttävät toimintakykynsä myöhempää toistuvaa käyttöä varten.Siksi niitä kutsuttiin itsensä parantamiseksi.

Suunnittelu perustuu polymeerimateriaaleihin, joilla on positiivinen sähkövastuksen lämpötilakerroin. Niillä on kiteinen hilarakenne normaaleissa normaaleissa olosuhteissa ja ne muuttuvat äkillisesti amorfiseen tilaan kuumennettaessa.

Tällaisen sulakkeen laukaisuominaisuus annetaan yleensä vastuksen logaritmina materiaalin lämpötilan funktiona.

Kun polymeerissä on kidehila, se on hyvä, kuten metalli, johtaa sähköä. Amorfisessa tilassa johtavuus heikkenee merkittävästi, mikä varmistaa, että kuormitus kytkeytyy pois päältä, kun epänormaali toimintatapa ilmenee.

Tällaisia ​​sulakkeita käytetään suojalaitteissa estämään toistuvien ylikuormitusten esiintyminen, kun sulakkeen vaihtaminen tai käyttäjän manuaaliset toimet ovat vaikeita. Se on automaattisten elektronisten laitteiden ala, jota käytetään laajalti tietotekniikassa, mobiililaitteessa, mittaus- ja lääketieteellisessä tekniikassa sekä ajoneuvoissa.

Itsepalautuvien sulakkeiden luotettavaan toimintaan vaikuttaa ympäristön lämpötila ja sen läpi kulkevan virran määrä. Selvitystä varten on otettu käyttöön tekniset ehdot:

• lähetysvirta, joka määritellään maksimiarvoksi +23 celsiusasteen lämpötilassa, joka ei laukaise laitetta;

• käyttövirta minimiarvona, joka samassa lämpötilassa johtaa polymeerin siirtymiseen amorfiseen tilaan;

• käytetyn käyttöjännitteen maksimiarvo;

• vasteaika, mitattuna siitä hetkestä, kun hätävirta ilmenee, siihen asti, kun kuorma katkaistaan;

• tehohäviö, joka määrittää sulakkeen kyvyn +23 asteessa siirtää lämpöä ympäristöön;

• alkuvastus ennen työhön kytkemistä;

• vastus saavuttaa 1 tunnin toimenpiteen päättymisen jälkeen.

Itseparantuvissa suojissa on:

• pienet koot;

• nopea vastaus;

• Vakaa työpaikka;

• laitteiden yhdistetty suoja ylikuormitukselta ja ylikuumenemiselta;

• ei tarvitse huoltoa.

Erilaisia ​​sulakkeiden malleja

Tehtävistä riippuen sulakkeet luodaan toimimaan piireissä:

• teollisuuslaitokset;

• kodin sähkölaitteet yleiseen käyttöön.

Koska ne toimivat piireissä, joissa on eri jännitteet, kotelot valmistetaan erottuvilla dielektrisillä ominaisuuksilla. Tämän periaatteen mukaan sulakkeet on jaettu toimiviin rakenteisiin:

• pienjännitelaitteiden kanssa;

• piireissä 1000 volttiin asti;

• teollisuuslaitteiden suurjännitepiireissä.

Erikoismallit sisältävät sulakkeet:

• räjähtävä;

• rei'itetty;

• kaaren sammuminen, kun piiri avautuu kapeissa hienorakeisten täyteaineiden kanavissa tai muodostuu autokaasu- tai nesteräjähdys;

• ajoneuvoja varten.

Sulakkeen rajoitettu vikavirta voi vaihdella ampeerin murto-osista kiloampeereihin.

Joskus sähköasentajat asentavat koteloon kalibroidun johdon sulakkeen sijasta. Tätä menetelmää ei suositella, koska jopa poikkileikkauksen tarkalla valinnalla langan sähkövastus voi poiketa suositellusta itse metallin tai lejeeringin ominaisuuksien vuoksi. Tällainen sulake ei varmasti toimi.

Vielä suurempi virhe on kotitekoisten "bugien" tahaton käyttö.Ne ovat yleisin sähköjohtojen onnettomuuksien ja tulipalojen aiheuttaja.