Vad är en säkring?
En säkring är en elektrisk / elektronisk eller mekanisk anordning, som används för att skydda kretsar från överström, överbelastning och säkerställa skyddet av kretsen. Den elektriska säkringen uppfanns av Thomas Alva Edison 1890. Det finns många typer av säkringar, men funktionen för alla dessa säkringar är densamma. I den här artikeln kommer vi att diskutera de olika typerna av säkringar, dess konstruktion, funktion och funktion och deras tillämpning i olika elektronik och elektriska system.
Konstruktion och drift av en säkring
En vanlig säkring består av en metalltråd med låg resistans innesluten i ett icke brännbart material. Den används för att ansluta och installera i serie med en krets och enhet som måste skyddas från kortslutning och överström, annars kan elektriska apparater skadas i händelse av frånvaro av säkring och strömbrytare eftersom de inte kan hantera för hög ström enligt deras gränsvärden
Funktionsprincipen för en säkring är baserad på ”strömmens värmeeffekt”, dvs när en kortslutning, överström eller felaktig belastningsförbindelse inträffar, smälter den tunna tråden inuti säkringen på grund av värmen som genereras av den kraftiga strömmen som flyter genom den.
Därför kopplar den bort strömförsörjningen från det anslutna systemet. Vid normal drift av kretsen är säkringstråd bara en mycket låg resistanskomponent och påverkar inte den normala driften av systemet som är anslutet till strömförsörjningen.
Egenskaper hos en säkring
Olika typer av säkringar kan vara kategorier på följande egenskaper.
- Strömvärde och strömbärande kapacitet för säkring
- Spänningsvärde för säkring
- Brytkapacitet för en säkring
- I2t Värde av säkring
- Respons Karakteristisk
- Märkspänning för säkring
- Förpackningsstorlek
- Nedan följer en kort förklaring av ovanstående kategorier.
Säkringsström bärförmåga
Strömbärande kapacitet är mängden ström som en säkring lätt kan leda utan att avbryta kretsen.
Brytkapacitet:
Värdet på maximal ström som säkert kan avbrytas av säkringen kallas Breaking Capacity och bör vara högre än den potentiella kortslutningsströmmen.
Märkspänning för säkring
Kolla på strömkapaciteten – det finns en maximal spänning som en säkring kan hantera säkert. Varje säkring har maximalt tillåten spänning, till exempel om en säkring är konstruerad för 32 volt kan den inte användas med 220 volt, olika mängder isolering krävs i olika säkringar som fungerar på olika spänningsnivåer. Baserat på spänningsklassificering kan en säkring vara HV (Högspänning) LV (Lågspänning) och Miniatyrsäkringar.
I2t Värde av säkring
I2t-termerna relaterade till säkring som normalt används i kortslutningstillstånd. Det är mängden energi som bär säkringselementet när det elektriska felet åtgärdas av säkringselementet.
Respons Karakteristisk för en säkring
Hastigheten med vilken säkringen går beror på mängden ström som flyter genom dess tråd. Ju högre ström som flyter genom tråden, desto snabbare blir svarstiden.
Responskarakteristik visar svarstiden för en överströmshändelse. Säkringar som reagerar snabbt på den över nuvarande situationen kallas ultrasnabba säkringar eller snabbsäkringar. De används i många halvledarenheter eftersom halvledarenheter skadas av överström mycket snabbt.
Det finns en annan säkring som kallas en långsamt brinnande säkring, växlingssäkringar reagerar inte snabbt på överströmshändelsen, utan går efter flera sekunder av överström. Sådana säkringar fann sin tillämpning i elektroniksystem för motorstyrning eftersom motorer tar mycket mer ström vid start än igång.
Förpackningsstorlek
Som vi har nämnt ovan har AC- och DC-säkringar lite olika förpackningstyp, på samma sätt kräver olika applikationer att olika paket används exakt i kretsen.
Andra faktorer och parametrar är märkning, temperaturnedstämpling, spänningsfall och hastighet etc.
Klassificering av säkringar
Säkringar kan klassificeras som ”Engångssäkring”, ”Återställbar säkring”, ”Strömbegränsande och icke – strömbegränsande säkringar” baserat på användningen för olika applikationer.
Engångssäkringar innehåller en metalltråd som brinner ut när en överström, överbelastning eller felaktig belastningsanslutning inträffar, måste användaren byta ut dessa säkringar manuellt, växlingssäkringar är billiga och används ofta i nästan all elektronik och el. system.
Å andra sidan återställs den återställbara säkringen automatiskt efter operationen när fel uppstår i systemet.
I den strömbegränsande säkringen producerar de högt motstånd under en mycket kort period medan den icke-strömbegränsande säkringen producerar en ljusbåge vid högt strömflöde för att avbryta och begränsa strömmen i relaterade och anslutna kretsar.
Typer av säkringar
Det finns olika typer av säkringar tillgängliga på marknaden och de kan vara kategorier utifrån olika aspekter.
Säkringar kan delas in i två huvudkategorier beroende på typen av matningsspänning.
- AC säkringar
- DC säkringar
Det finns en liten skillnad mellan AC- och DC-säkringar som används i AC- och DC-systemen som diskuteras nedan.
DC säkringar
I ett DC-system, när metalltråden smälter på grund av värmen som genereras av överströmmen, produceras båge och det är mycket svårt att släcka denna båge på grund av DC-konstantvärdet. Så för att minimera säkringsbågbildningen är DC-säkringar lite större än en AC-säkring vilket ökar avståndet mellan elektroderna för att minska ljusbågen i säkringen.
AC säkringar
Å andra sidan, det vill säga i växelströmssystemet, ändrar spänning med 60Hz eller 50Hz frekvens sin amplitud från noll till 120 gånger varje sekund, så att ljusbågen lätt kan släckas ut jämfört med DC. Därför är AC-säkringar lite små i storlekarna jämfört med DC-säkringar.
Säkringar kan också kategoriseras baserat på en gång eller flera operationer.
Patronsäkringar
Patronsäkringar används för att skydda elektriska apparater som motorer, luftkonditionering, kylskåp, pumpar etc, där hög spänning och strömmar krävs. De finns tillgängliga upp till 600A och 600V AC och används ofta i industrier, kommersiella såväl som hemdistributionspaneler.
Det finns två typer av patronsäkringar. 1. Allmänsäkring utan tidsfördröjning och 2. Heavy-duty patronsäkringar med tidsfördröjning. Båda finns i 250V AC till 600V AC och dess klassificering finns på ändlocket eller knivbladet.
Kassettsäkringar är inneslutna i en bas och kan delas ytterligare i kassettsäkringar av länktyp och kassettsäkringar av D-typ.
D – Typ patronsäkring
D-Typ-säkring innehåller en adapterring, bas, lock och patron. Säkringsbasen är ansluten till säkringslocket där patronen är inuti säkringslocket. Kretsen är slutförd när spetsen på patronen får kontakter genom säkringslänkens ledare.
Högspänningssäkringar
Högspänningssäkringar (HV) används i kraftsystem för att skydda krafttransformatorn, distributionstransformatorer och instrumenttransformatorer etc. där strömbrytare kanske inte kan skydda systemet. Högspänningssäkringar är klassade för mer än 1500V och upp till 13kV.
Elementet av högspänningssäkring är vanligtvis gjord av koppar, silver eller tenn. Säkringslänkskammaren kan fyllas med borsyra i fall av säkringar av typ HV (High Voltage)
Om säkringen
Inom elektronik och elektroteknik är en säkring (från latinets ”fusus” som betyder att smälta) en typ av uppoffrande överströmsskydd. Dess väsentliga komponent är en metalltråd eller -remsa som smälter när för mycket ström flyter, vilket avbryter kretsen i vilken den är ansluten.
Kortslutning, överbelastning eller enhetsfel är ofta orsaken till för hög ström.
En säkring bryter för hög ström så att ytterligare skador genom överhettning eller brand förhindras. Ledningsföreskrifter definierar ofta en maximal säkringsströmstyrka för särskilda kretsar. Överströmsskyddsanordningar är viktiga i elektriska system för att begränsa hot mot människors liv och skador på egendom. Säkringar är valda för att tillåta passage av normal ström och för hög ström endast under korta perioder.
En säkring patenterades av Thomas Edison 1890 som en del av hans framgångsrika elektriska distributionssystem.
Drift
En säkring består av en metallremsa eller trådsäkringselement, med liten tvärsektion jämfört med kretsledarna, monterad mellan ett par elektriska plintar, och (vanligtvis) omsluten av ett icke-ledande och obrännbart hus. Säkringen är anordnad i serie för att leda all ström som passerar genom den skyddade kretsen.
Elementets motstånd genererar värme på grund av strömflödet. Elementets storlek och konstruktion bestäms (empiriskt) så att värmen som produceras för en normal ström inte får elementet att uppnå en hög temperatur. Om en för hög ström flyter, stiger elementet till en högre temperatur och smälter antingen direkt, eller så smälter en lödfog i säkringen, vilket öppnar kretsen.
När metallledaren delar upp sig bildas en elektrisk ljusbåge mellan elementets osmälta ändar. Bågen växer i längd tills den spänning som krävs för att upprätthålla ljusbågen är högre än den tillgängliga spänningen i kretsen, vilket avslutar strömflödet. I växelströmskretsar ändrar strömmen naturligt riktningen vid varje cykel, vilket avsevärt ökar hastigheten för säkringsavbrott.
I fallet med en strömbegränsande säkring, byggs spänningen som krävs för att upprätthålla ljusbågen upp tillräckligt snabbt för att i huvudsak stoppa felströmmen före den första toppen av AC-vågformen. Denna effekt begränsar avsevärt skador på nedströms skyddade enheter.
Säkringselementet är tillverkat av zink, koppar, silver, aluminium eller legeringar för att ge stabila och förutsägbara egenskaper. Säkringen skulle helst bära sin märkström på obestämd tid och smälta snabbt vid ett litet överskott. Elementet får inte skadas av mindre ofarliga strömstötar och får inte oxidera eller ändra sitt beteende efter möjligen flera års drift.
Säkringselementen kan vara formade för att öka värmeeffekten. I stora säkringar kan strömmen delas mellan flera metallremsor. En säkring med två element kan innehålla en metallremsa som smälter omedelbart vid en kortslutning, och även innehålla en lågsmältande lödfog som reagerar på långvarig överbelastning av låga värden jämfört med en kortslutning.
Säkringselement kan stödjas av stål- eller nikromtrådar, så att ingen belastning utsätts för elementet, men en fjäder kan inkluderas för att öka hastigheten för avskiljning av elementfragmenten.
Säkringselementet kan vara omgivet av luft eller av material som är avsedda att påskynda ljusbågens släckning. Kiseldioxidsand eller icke-ledande vätskor kan användas.
Karakteristiska parametrar
Märkström IN
En maximal ström som säkringen kan leda kontinuerligt utan att avbryta kretsen.
Hastighet
Hastigheten med vilken en säkring går beror på hur mycket ström som flyter genom den och vilket material säkringen är gjord av.
Drifttiden är inte ett fast intervall utan minskar när strömmen ökar. Säkringar har olika egenskaper för drifttid jämfört med ström, kännetecknad som ”snabbt slag”, ”långsamt” eller ”tidsfördröjning”, beroende på den tid som krävs för att reagera på ett överströmstillstånd. En standardsäkring kan kräva två gånger sin märkström för att öppna på en sekund, en snabbsäkring kan kräva att två gånger sin märkström går på 0,1 sekunder, och en långsam säkring kan kräva två gånger sin märkström i tiotals sekunder för att gå av.
Val av säkring beror på lastens egenskaper. Halvledarenheter kan använda en snabb eller ultrasnabb säkring eftersom halvledarenheter värms snabbt när överskottsström flyter. De snabbaste säkringarna är designade för den känsligaste elektriska utrustningen, där även en kort exponering för en överbelastningsström kan vara mycket skadlig. Normala snabbsäkringar är de mest allmänna säkringarna.
Tidsfördröjningssäkringen (även känd som antisurge, eller slow-blow) är utformad för att tillåta en ström som är över säkringens märkvärde att flyta under en kort tidsperiod utan att säkringen går. Dessa typer av säkringar används på utrustning som motorer, som drar en stor startström under några millisekunder efter att de har slagits på.
I2t-värdet
Ett mått på energi som krävs för att spränga säkringselementet och sålunda ett mått på den skadliga effekten av överström på skyddade enheter; ibland känd som den genomsläppande energin. Unika I2t-parametrar tillhandahålls av diagram i tillverkarens datablad för varje säkringsfamilj. Energin är främst beroende av ström och tid för säkringar.
Brytkapacitet
Brytkapaciteten är den maximala strömmen som säkert kan avbrytas av säkringen. I allmänhet bör denna vara högre än den potentiella kortslutningsströmmen. Miniatyrsäkringar kan ha ett avbrottsvärde som endast är 10 gånger sin märkström. Vissa säkringar är betecknade High Rupture Capacity (HRC) och är vanligtvis fyllda med sand eller liknande material.
Säkringar för små ledningssystem med låg spänning, vanligtvis för bostäder, är vanligtvis klassade för att avbryta 10 000 ampere. Säkringar för större kraftsystem måste ha högre avbrottsvärden, med vissa lågspänningsströmbegränsande högavbrottssäkringar klassade för 300 000 ampere. Säkringar för högspänningsutrustning, upp till 115 000 volt, klassificeras av den totala skenbara effekten (megavolt-ampere, MVA) för felnivån på kretsen.
Märkspänning
Spänningen för säkringen måste vara större än eller lika med vad som skulle bli öppen kretsspänningen. Till exempel skulle en glasrörssäkring märkt på 32 volt inte på ett tillförlitligt sätt bryta strömmen från en spänningskälla på 120 eller 230 V. Om en 32 V-säkring försöker bryta 120- eller 230 V-källan kan en ljusbåge uppstå.
Plasma inuti glasrörssäkringen kan fortsätta att leda ström tills strömmen så småningom minskar så att plasman återgår till en isolerande gas. Märkspänningen bör vara större än den maximala spänningskällan som den skulle behöva koppla bort. Detta krav gäller för alla typer av säkringar.
Märkspänningen förblir densamma för alla säkringar, även när liknande säkringar är seriekopplade. Seriekoppling av säkringar ökar inte märkspänningen.
Mellanspänningssäkringar som är klassade för några tusen volt används aldrig på lågspänningskretsar, på grund av deras kostnad och eftersom de inte kan säkra kretsen ordentligt när de arbetar med mycket låga spänningar.
Spänningsfall
Ett spänningsfall över säkringen tillhandahålls vanligtvis av dess tillverkare. Motståndet kan ändras när en säkring blir varm på grund av energiförlust medan den leder högre strömmar. Detta resulterande spänningsfall bör beaktas, särskilt när en säkring används i lågspänningstillämpningar. Spänningsfallet är ofta inte signifikant i mer traditionella trådsäkringar, men kan vara betydande i andra tekniker såsom återställbara säkringar (PPTC) typ säkringar.
Temperatursänkning
Omgivningstemperaturen kommer att ändra en säkrings driftsparametrar. En säkring som är klassad för 1 A vid 25 °C kan leda upp till 10 % eller 20 % mer ström vid -40 °C och kan öppnas vid 80 % av sitt nominella värde vid 100 °C. Driftvärden kommer att variera med varje säkringsfamilj och finns i tillverkarens datablad.
Markeringar
De flesta säkringar är märkta på karossen eller ändlocken med markeringar som anger deras klassificering. Ytmonterade säkringar av typen ”chiptyp” har få eller inga markeringar, vilket gör identifieringen mycket svår.
Liknande säkringar kan ha väsentligt olika egenskaper, identifierade med sina markeringar. Säkringsmarkeringar kommer i allmänhet att förmedla följande information;
- Amperevärde för säkringen
- Spänningsvärde för säkringen
- Tid-strömkarakteristik, dvs säkringshastighet
- Godkännanden av nationella och internationella standardiseringsorgan
- Tillverkare / Artikelnummer / Serie
- Brytkapacitet
- Paket och material
Säkringar finns i en mängd olika storlekar och stilar för att fungera i många applikationer, tillverkade i standardiserade paketlayouter för att göra dem lätta att byta ut. Säkringskroppar kan vara gjorda av keramik, glas, plast, glasfiber, gjutna glimmerlaminat eller gjuten komprimerad fiber beroende på applikation och spänningsklass.
Patronsäkringar (hylsa) har en cylindrisk kropp som avslutas med metalländlock. Vissa patronsäkringar är tillverkade med ändlock av olika storlekar för att förhindra oavsiktlig insättning av fel säkringsklassning i en hållare, vilket ger dem en flaskform.
Säkringar för lågspänningsströmkretsar kan ha bultade blad- eller etikettterminaler som är fästa med skruvar till en säkringshållare. Vissa klämmor av bladtyp hålls fast av fjäderklämmor. Säkringar av bladtyp kräver ofta användning av ett specialverktyg för att ta bort dem från säkringshållaren.
Förnybara säkringar har utbytbara säkringselement, vilket gör att säkringskroppen och terminalerna kan återanvändas om de inte skadas efter en säkringsdrift.
Säkringar avsedda för lödning till ett kretskort har radiella eller axiella ledningar. Ytmonterade säkringar har lödkuddar istället för kablar.
Högspänningssäkringar av utdrivningstyp har fiber- eller glasförstärkta plaströr och öppen ände och kan få säkringselementet utbytt.
Halvslutna säkringar är säkringstrådshållare där själva smälttråden kan bytas ut. Dessa används i konsumentenheter i vissa delar av världen, men blir allt mindre vanliga.
Medan glassäkringar har fördelen av ett säkringselement som är synligt för inspektionsändamål, har de en låg brytkapacitet som i allmänhet begränsar dem till applikationer på 15 A eller mindre vid 250 VAC.
Keramiska säkringar har fördelen av en högre brytkapacitet, vilket underlättar deras användning i kretsar med högre ström och spänning. Att fylla en säkringskropp med sand ger ytterligare kylning av ljusbågen och ökar säkringens brytförmåga. Mellanspänningssäkringar kan ha vätskefyllda kuvert för att hjälpa till att släcka ljusbågen. Vissa typer av distributionsställverk använder säkringslänkar nedsänkta i oljan som fyller utrustningen.
