Jak się dowiedzieć, czy bezpiecznik będzie działał poprawnie?

12

Chcę wiedzieć, jakiego rodzaju testu okresowego używamy do sprawdzania, czy bezpiecznik ograniczający prąd normalnie otworzy się i zabezpieczy obwód elektroniczny (ładowarka) w przypadku awarii (zwarcia lub przetężenia). Załóżmy, że mam bezpiecznik, który obsługuje 5 A prądu i że jeśli prąd jest powyżej tej wartości, uszkodzi ogniwa akumulatora (odpowietrzenie). Jeśli bezpiecznik, który jest ostatnim rozwiązaniem w moim schemacie ochrony, nie otworzy się (zablokuje), wówczas mój obwód zostanie uszkodzony.

Jakiego testu okresowego możemy użyć, aby upewnić się, że bezpiecznik może się bezpiecznie otworzyć w przypadku zwarcia lub natężenia prądu przekracza wartość maksymalną (5A w tym przykładzie)?

safety power-electronics fuses

— R Djorane
źródło

3

Bardzo trudno jest poprawnie przetestować bezpieczniki, ponieważ nie tylko ważny jest prąd bezpiecznika, ale szybkość zmiany prądu przez bezpiecznik i temperatura otoczenia odgrywają bardzo dużą rolę w tym, jak długo trwa bezpiecznik. To oczywiście określi, jak długo twój widget będzie narażony na przetężenie i, w rzeczywistości, czy będzie chronić bezpiecznik. Co konkretnie chcesz przetestować? Abyś wiedział, z czym masz do czynienia, oto dobra lektura:

— EM Fields

Nie mówisz nam o kilku rzeczach, które mają znaczenie w wyborze bezpieczników ... (jeśli czytasz profi tekst na temat bezpieczników, takich jak Wright i Newbery Electric Fuse , wydanie 3). Jakie są wartościowe / drogie rzeczy w swój obwód, który chcesz chronić? Półprzewodniki? Kondensatory Transformatory Motoryzacja? Okazuje się, że wszystkie te mają nieco inne kryteria wyboru bezpieczników ochronnych. Dodatkowo o jakich napięciach mówimy? AC czy DC? Nawet to się liczy!

— Fizz

7

„szkoda biednego bezpiecznika ... kiedy wykonuje swoją pracę, mówimy, że zawiódł” (anon inżynier BBC)

— Brian Drummond

1

W zastosowaniach przemysłowych bezpiecznik jest początkowo wybierany (maksymalny dopuszczalny rozmiar) na podstawie rozmiaru okablowania do urządzenia (kody okablowania) i wszelkich wymagań urządzenia (które mogą być wynikiem testów w warunkach awaryjnych). Rzeczywiście niektóre przeprowadzone testy wymagały „nieodnawialnego bezpiecznika, który przewodzi dwukrotnie prąd znamionowy przez co najmniej 12 sekund”. Na podstawie tej i innych rozmów nauczyłem się traktować bezpieczniki jako ochronę okablowania i złączy tylko, jeśli nie wybierzesz czegoś w rodzaju bezpiecznika półprzewodnikowego.

— Łyżka

1

I^{2} t

$I^2t$

17

Myślę, że może źle zrozumiałeś, jak zachowuje się bezpiecznik.

Bezpiecznik nie otwiera się natychmiast, gdy prąd zetknie się z Ampere Rating. Minimalna wartość Opening Timewynosi 100% ampera, a także maksymalny czas otwarcia przy wyższych prądach, takich jak 200% lub 1000% ampera.

Na przykład Littelfuse 0251005.NRT1L (karta danych http://www.littelfuse.com/~/media/electronics/datasheets/fuses/littelfuse_fuse_251_253_datasheet.pdf.pdf ) zawiera następujące informacje:

100% ampera: czas otwarcia 4 godziny min
275% wartości natężenia prądu: czas otwarcia 300 ms Max
400% wartości natężenia prądu: czas otwarcia 30 ms Max
1000% wartości natężenia prądu: czas otwarcia 4 ms Max

Zatem ten bezpiecznik 5A z przepływającym przez niego prądem 5A gwarantuje, że NIE otworzy się przez co najmniej 4 godziny. Ale gdy prąd przekroczy 13,75 A, bezpiecznik ten z pewnością otworzy się w ciągu 300 ms. Jeśli prąd osiągnie 50 A, bezpiecznik otwiera się bardzo szybko. Ale jeśli prąd wynosi tylko 10 A, bezpiecznik nie otworzy się natychmiast.

Jeśli zamiast tego użyjesz bezpiecznika 2 A, wówczas 275% wartości ampera wynosi 5,5 A, co jest bliżej tego, co chcesz w swoim przykładzie. Ale jeśli twoja aplikacja zwykle pobiera więcej niż 2 amperki, bezpiecznik o wartości 2A będzie czasem zadziałał. Zwłaszcza, jeśli sprzęt pozostanie włączony przez dłuższy czas.

Bezpieczniki po prostu nie mają bardzo ściśle kontrolowanego prądu zwarciowego. Są to urządzenia jednorazowego użytku; po przetestowaniu bezpiecznika do momentu otwarcia, jest on trwale zniszczony - więc statystyczna kontrola procesu jest jedynym praktycznym sposobem na zapewnienie, że bezpieczniki prawdopodobnie zadziałają.

Możesz wykonać ten sam rodzaj testowania. Jeśli budujesz partię 500 urządzeń, kup rolkę 5000 bezpieczników. (Ponownie zakładam, że picofuse, które wyglądają podobnie do rezystorów ołowiowych 1/4 wata. Bezpieczniki szklanej rurki nie wchodzą w taśmę i szpulę.) Kiedy dostajesz dużą partię bezpieczników, losowo wyciągasz próbki, może 100 bezpieczników. Test w dwóch różnych warunkach: - musi wytrzymać prąd o wartości poniżej 100% ampera dla czasu xx - musi zawsze otwierać się w ciągu xx przy prądzie testu 275% ampera (jest to destrukcyjna część testu)

Im więcej bezpieczników przetestujesz, tym bardziej testowana próbka będzie przypominać niesprawdzone bezpieczniki, a tym bardziej będziesz mieć pewność, że bezpieczniki działają zgodnie z reklamą. Ale im więcej czasu i pieniędzy wydasz na napełnienie kosza zużytymi bezpiecznikami.

Dalszą wadą jest to, że jeśli z badań wyciągniesz wniosek, że ta konkretna rolka bezpieczników nie spełnia twoich standardów, dystrybutor może nie zaakceptować zwrotów częściowej rolki. Więc nie byłoby 1400 $.

— MarkU
źródło

11

Nie można polegać na bezpieczniku chroniącym obwód przed przetężeniem. Jeśli Twój obwód pobiera nadmierny prąd (z zasilacza, który powinien wytrzymać), oznacza to, że jest już uszkodzony.

Bezpiecznik zapobiega pożarowi (zwykle), chroniąc kable zasilające przed zbyt długim prądem i topieniem. Wpływ topienia kabli jest oczywiście znacznie poważniejszy i może prowadzić do porażenia prądem, a nawet większych pożarów. Bezpieczniki nie chronią elementu elektronicznego przed awarią.

Jeśli chcesz zabezpieczyć przed przepięciem, to inna historia, a bezpiecznik w połączeniu z diodą Zenera (lub obwodem łomu) może to zrobić.

Musisz pamiętać, że bezpiecznik o wartości 5 amperów będzie przewodził ten prąd w nieskończoność.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Jeśli spojrzysz na krzywe powyżej bezpiecznika 6A, może „pęknąć” przy 36 amperach w 0,1 sekundy lub zająć 5 sekund, aby „złamać” przy 17 amperach. Oznacza to, że bezpiecznik nie ogranicza prądu - chroni termicznie.

— Andy aka
źródło

„Bezpieczniki nie chronią elementu elektronicznego przed awarią”. niekoniecznie jest to prawda, biorąc pod uwagę, że bezpiecznik między wyjściem wzmacniacza audio a głośnikiem może powstrzymać ich magiczny dym przed ucieczką, poświęcając swój własny.

— EM Fields

@EMFields - bezpiecznik nie chroniłby przed chwilową awarią przeciążeniową tranzystorów, ale prawdopodobnie chroniłby przed przeciążeniem mocy. W twoim przykładzie bezpiecznik „chroni” komponenty w górę (a nie w dół) - operacja mówi o tym, że bezpiecznik jest „ostatecznością” i rozumiem, że oznacza to, że jest on zasilany obwód, który chce chronić. Uważam, że bezpiecznik, w twoim przykładzie ochroniłby głośnik w przypadku zwarcia tranzystora. Może operacja mogłaby to wyjaśnić?

— Andy alias

„Nie można polegać na bezpieczniku chroniącym obwód przed przetężeniem”. Jest to niestety rażąco nieprawdziwe, jeśli czytasz profesjonalny tekst, taki jak Wright and Newbery, Electric Fuses , wydanie trzecie. Bezpieczniki zapewniają dużą ochronę nadprądową, jeśli są odpowiednio wybrane ... co jednak jest, ponieważ (jak słusznie mówisz) nie zrobione przy użyciu bezpiecznika X-amp. Jest to głównie kwestia całki Joule'a (I ^ 2t) bezpiecznika znajdującego się poniżej tego, co może obsłużyć urządzenie. Staje się skomplikowane, w zależności od urządzenia.

— Fizz

@RespawnedFluff Mówię o chwilowym przetężeniu. W jaki sposób (konkretnie) to, co powiedziałem, jest rażąco fałszywe? Wygląda na to, że zgadzasz się ze mną, że bezpiecznik chroni przed upływem kilku sekund. Co dokładnie mówisz Może jest link do wspomnianego dokumentu?

— Andy alias

Natychmiastowe przetężenie (przez absurdalnie krótki czas) nie zniszczy urządzenia, tylko całka Joule'a. Dokładnie to samo, co niszczy bezpiecznik. Jak proponujesz bezpiecznik zapobiegający pożarom, jeśli nie ogranicza on w znaczący sposób prądu? Obwód może nie być w 100% uszkodzony. Niektóre komponenty mogły ulec awarii lub mógł wystąpić błąd użytkownika. W takim przypadku ograniczenie energii wyrzucanej do obwodu może zaoszczędzić niektóre inne jego elementy. A przynajmniej tak mówi mi książka z bezpiecznikami.

— Fizz

5

To nie jest bezpośrednia odpowiedź na pytanie, ale z drugiej strony większość innych odpowiedzi tutaj też nie jest, po prostu podają mniej więcej poprawne fakty na temat bezpieczników w ogóle oraz ochronę, którą mogą, ale nie muszą, zapewnić ekwipunek. Oto ogólna rada od elektrycznych bezpieczników Wrighta i Newbery'ego , wyd. 3, str. 139, zanim dojdzie do szczegółów, szczegółów, które zależą od chronionego urządzenia.

Po pierwsze, minimalny prąd bezpiecznikowy bezpiecznika powinien być nieco poniżej prądu, który kable i element wyposażenia są w stanie przenosić w sposób ciągły.

Element wyposażenia zwykle będzie w stanie przenosić prądy przeciążeniowe przez ograniczony czas, a bezpiecznik powinien działać przy tych poziomach prądu w czasach nieco krótszych niż odpowiednie wartości znamionowe czasu urządzenia. [Odnosi się to do całki Joule'a, jak się później okaże.]

Wyższe prądy mogą płynąć w wyniku usterek w elemencie wyposażenia iw tych okolicznościach podstawowym wymogiem jest zapobieganie wtórnemu uszkodzeniu pozostałej części obwodu.

Gdy nauczymy się więcej szczegółów z PO poza wymogiem 5A, co w zasadzie spełnia po prostu wymóg pierwszego akapitu cytatu, będziemy mogli powiedzieć więcej.

Jeśli potrzebujesz więcej z książki:

IEC TR 61818, przewodnik stosowania bezpieczników niskiego napięcia, zawiera podsumowanie zalet bezpieczników ograniczających prąd i wydaje się właściwe, aby zwrócić uwagę czytelników na te korzyści. Wiele z tych korzyści dotyczy również bezpieczników wysokonapięciowych i miniaturowych [...] • Ekonomiczna ochrona: kompaktowy rozmiar zapewnia niedrogą ochronę nadprądową przy wysokich poziomach zwarć. • Brak uszkodzeń dla ochrony typu 2 zgodnie z IEC 60947-4-1 i IEC 60947-4-2. Dzięki ograniczeniu energii zwarciowej i prądów szczytowych do wyjątkowo niskich poziomów bezpieczniki nadają się szczególnie do ochrony typu 2 bez uszkodzenia elementów w obwodach silnika.

Wygląda na to, że bezpieczniki zapewniają ochronę przed przetężeniem, przynajmniej w tym sensie, że eksperci od bezpieczników używają tego terminu ...

— Syczeć
źródło

1

Ok, ktokolwiek to ocenił, z pewnością pomogłoby to wyjaśnić, z czym się nie zgadzasz.

— Fizz

4

Zakładam, że masz na myśli bezpiecznik, a nie wyłącznik. Oznacza to, że po przepaleniu bezpiecznika będziesz musiał go wymienić.

Bezpiecznik składa się z przewodnika wykonanego ze specjalnego materiału, który stopi się, gdy przepłynie przez niego pewna ilość prądu. Biorąc to pod uwagę, bezpieczniki są wyjątkowo niezawodne. Są one zamknięte, aby zapobiec niepożądanym reakcjom ze środowiskiem.

Prawie jedyne, co może pójść nie tak z bezpiecznikiem, to łuk napięcia. Bezpieczniki mają maksymalne napięcie znamionowe, a przekroczenie może spowodować łuk na bezpieczniku, co najprawdopodobniej spowoduje uszkodzenie elektroniki.

Jeśli sprawdzisz napięcie znamionowe i wiesz, że masz prawidłowy bezpiecznik maksymalny, to nie polecam go w ogóle testować.

Ale jeśli chcesz go przetestować, możesz usunąć bezpiecznik i podłączyć do niego zasilacz. Spowoduje to zwarcie i spowoduje przepalenie bezpiecznika.

— Addison
źródło

OP nie poprosił o test zniszczenia bez pobranych danych. -1

— EM Fields

2

Jestem ciekawy, jak przetestowałbyś normalny topliwy bezpiecznik, nie niszcząc go. Oczywiście należy dodatkowo zmierzyć (lub lepiej nagrać na lunecie z pamięcią itp.) Prąd przejściowy podczas uderzeń. Odpowiedź z pewnością mogłaby zostać poprawiona, ale chyba że istnieje radykalnie inna metoda ... jak zapewnienie ponownego użycia testowanego bezpiecznika ... Nie jestem przekonany, że Addison zasługuje na opinię.

— Fizz

@RespawnedFluff: Następnie głosuj na Addisona, oflaguj mój komentarz i popraw odpowiedź.

— EM Fields

4

Test, który możesz przeprowadzać okresowo, co udowodni, że Twój obwód przetrwa do 5A, można wykonać w następujący sposób.

Wyjmij rzeczywisty bezpiecznik z oprawki bezpiecznika w testowanym produkcie.
Wymień bezpiecznik na dwa przewody, które prowadzą do specjalnego urządzenia testowego. Może to być urządzenie łączące w kształcie bezpiecznika, które ma dwa przewody przylutowane do jego końców, a następnie podłączane do uchwytu bezpiecznika.
Specjalne urządzenie testowe to rzecz, którą zbudowałbyś, która może wyczuwać prąd przez dwa przewody. Dwa przewody przechodzą przez rezystor pomiarowy prądu o małej wartości i parę styków przekaźnika, które są normalnie zamknięte. Kiedy urządzenie testowe wyczuje prąd przy 5 A, otwiera przekaźnik i blokuje się w tym stanie, dopóki nie zostanie naciśnięty jakiś przycisk, aby przygotować urządzenie testowe do następnego testu.
Inna część uchwytu testowego jest zaprojektowana w odpowiedni sposób (specyficzny dla produktu), który albo wstrzykuje prąd lub ładuje pewną część obwodu w sposób liniowy od 0A do maksymalnie, powiedzmy, MAX-A. Na przykład, jeśli obwód produktu jest zaprojektowany jako przetwornica napięcia do dostarczania obciążenia do 5 A przy napięciu wyjściowym 12 V, urządzenie testowe może być zaprojektowane jako obciążenie odbiornika prądu czynnego, które jest kontrolowane, aby obniżyć się od 0 do MAX-A w szalony sposób.
Włącz testowany produkt.
Aktywuj urządzenie testowe, aby rozpocząć wzrost prądu od 0 do MAX-A.
Sprawdź, czy urządzenie testowe wykryło prąd przy 5 A i zatrzasnęło przekaźnik.
Wyłącz zasilanie testowanego produktu, usuń połączenia z testowanego urządzenia i wymień bezpiecznik.
Sprawdź, czy w badanym produkcie nie ma spalonych elementów.
Wykonaj normalny test funkcjonalny produktu, aby upewnić się, że nadal działa poprawnie.

To powinno dać ci wyobrażenie o przebiegu testowym i sprzęcie testowym, który musisz zbudować. Wyraźnie specyficzne dla produktu jest ustalenie, w jaki sposób urządzenie prądowe od 0 do MAX-A zostanie zaprojektowane i podłączone do obwodu.

Możesz zdecydować o zmianie poziomu prądu testowego 5A na wartość o 20% lub o 40% wyższą, aby zapewnić margines testowy, aby upewnić się, że obwód w twoim produkcie jest w pełni odporny aż do i powyżej limitu specyfikacji 5A .

— Michael Karas
źródło

2

Bezpieczniki nie są doskonałym środkiem do ochrony obwodów o twardych ograniczeniach prądowych; służą ochronie użytkownika przed ryzykiem pożaru i porażenia prądem.

Bezpiecznik 5 A IEC będzie przewodził w sposób ciągły przy 5 A. I przez dość długi czas w 5.1A. I przez pewien czas (od milisekund do sekund) przy 10 A. Dokładna charakterystyka znajduje się w arkuszu danych; przypuszczalnie są one ustalane przez modelowanie drutu bezpiecznikowego i weryfikowane przez niszczące próbki testowe z produkcji.

http://www.schurter.co.uk/content/download/194051/5552460/file/Guide_to_Fuse_Selection.pdf

— pjc50
źródło