Dlaczego bezpieczniki mają maksymalną zdolność wyłączania?

Wikipedia powiedziała mi, że zdolność wyłączania jest maksymalnym prądem, który może być bezpiecznie przerwany przez bezpiecznik. Nie rozumiem, dlaczego, jeśli mały prąd może przepalić bezpiecznik, większy prąd nie. Jeśli prąd większy niż zdolność wyłączania spowoduje powstanie łuku, to dlaczego mały prąd o tym samym napięciu nie?

fuses arc

— Mei sy
źródło

Myślę, że ma to coś wspólnego z pojemnością cieplną bezpiecznika, a nie iskrzeniem, ale nie jestem pewien.

— Vladimir Cravero

Jeśli dodasz wystarczająco dużo energii cieplnej do bezpiecznika wystarczająco szybko, może on fizycznie wybuchnąć i wyrzucić gorące cząstki we wszystkich kierunkach. Zwykle nie jest to pożądane. Moc jest proporcjonalna do I ^ 2. Tak więc całkowita energia może szybko wymknąć się spod kontroli, jeśli prąd wzrośnie. Bezpieczniki zatwierdzone przez agencję stosowane w zestawach akumulatorów na łodziach mają zwykle moc znamionową 10 000 A. Kiedy myślisz o tym, mam nadzieję, że pomysł przerwania prądu zwarciowego o wartości 10 000 A robi na tobie wrażenie. Wartość znamionowa przerwania bezpiecznika musi być co najmniej tak duża, jak największy możliwy prąd zwarciowy.

— mkeith

Odpowiedzi:

Aby nieco rozwinąć odpowiedź na pytanie Neil_UK ...

Przy niewielkim przeciążeniu drut bezpiecznikowy topi się w jego najsłabszym punkcie i przerywa prąd.

Przy większym przeciążeniu na końcach zerwanego drutu powstanie łuk. Łuk będzie trwał, dopóki więcej drutu nie stopi się, a przerwa będzie zbyt długa, aby utrzymać łuk.

Przy ogromnym przeciążeniu drut paruje. Opary metalu podtrzymają łuk biegnący na całej długości bezpiecznika. Łuk będzie trwał, dopóki coś innego nie przerwie prądu lub bezpiecznik nie zadziała.

Bezpieczniki wysokoprądowe są często wypełnione piaskiem, aby pomóc w wygaszeniu łuku, i mają twarde ceramiczne korpusy, a nie szkło, aby wytrzymać wybuch.

Dodatek, po kilku komentarzach do pytania i drugiej odpowiedzi.

Idealnie, bezpiecznik powinien być tak dobrany, aby przerwać maksymalny spodziewany prąd zwarciowy dla obwodu, który chroni. Oznacza to maksymalny prąd, który może przepłynąć, jeśli zwarcie zostanie zwarte na wyjściu bezpiecznika, biorąc pod uwagę rozmiar transformatora zasilającego i całe okablowanie z powrotem do tego transformatora.

Czasami nie jest to praktyczne i musisz polegać na bezpiecznikach nadmuchowych przepuszczających w najbardziej ekstremalnych przypadkach zwarć. Jest to do zaakceptowania, jeśli wiesz, że bezpiecznik górny przepali się, zanim następny bezpiecznik ulegnie katastrofie.

— Simon B.
źródło

I na pewnym poziomie fizycznie większy, tak że łuk będzie musiał rozciągać się na większą szczelinę.

— vidarlo

Czy to nie zależy również od napięcia? Łuk powstanie tylko wtedy, gdy napięcie będzie wystarczająco wysokie, prawda? Zakładając, że bezpiecznik jest otoczony powietrzem, a nie próżnią, czy nie można rozwiązać problemu po prostu wydłużając bezpiecznik, aby łuk nie mógł utworzyć się przy oczekiwanym napięciu?

— Vilx

@ Vilx - Rozumiem, że do wytworzenia łuku w istniejącej szczelinie wymagane jest napięcie minimalne (przebicia). Powodem jest to, że powietrze jest izolatorem, który najpierw musi się zepsuć poprzez jonizację części powietrza, umożliwiając mu przejście w stan plazmy (-> jasny) i przewodzenie. W przypadku topikowego bezpiecznika przerwa początkowa jest bardzo mała, a zatem praktycznie nie jest potrzebne napięcie. Ponadto szczelina jest pełna oparów metalu (i ewentualnie gorącego powietrza), ponieważ jest bardzo przewodząca. Teraz łuk uformował się (choć bardzo mały), może wydłużyć swoją długość poprzez odparowanie krawędzi. Nie wymaga wysokiego napięcia.

— Jonas Schäfer

@ Vilx- Tak. Dlatego bezpieczniki mają również maksymalne napięcie znamionowe - takie jak 250 V dla małych bezpieczników kasetowych 20 mm.

— Simon B

wystarczy dodać 2 centy: dla typowych szklanych bezpieczników 5x20mm <10A @ 250V: Typy o niskiej zdolności wyłączania mają zdolność wyłączania około 10 razy większą niż prąd znamionowy. Typy o wysokiej zdolności wyłączania mają zwykle zdolność wyłączania 1500 A. Dla porównania bezpieczniki HRC (High Rupture) mają zdolność wyłączania określoną na samym bezpieczniku, zwykle większą niż 80 000 A (> 80 kA)

— Pau Coma Ramirez

Nie rozumiem, że jeśli mały prąd może przepalić bezpiecznik, dlaczego większy prąd nie.

Większy prąd rzeczywiście stopi drut bezpiecznikowy. Pytanie brzmi, co się potem stanie?

Jeśli bezpiecznik jest zbyt mały, więc prąd, który próbuje przerwać, przekracza maksymalny prąd znamionowy, wówczas łuk może nie zgasić i kontynuować przewodzenie przez długi czas po tym, jak powinien zostać przepalony. Bezpieczniki często zawierają materiały do chłodzenia i gaszenia łuku, na przykład piasek. Jeśli zostanie do niego zrzucona więcej energii, niż jest to przeznaczone do gaszenia, to nie będzie gasić.

W trybie bardziej ekstremalnej awarii bezpiecznik może fizycznie wybuchnąć.

— Neil_UK
źródło

Ach! Ale czy ten bezpiecznik prawdopodobnie nie przenosiłby oczekiwanej ilości prądu w tym zastosowaniu? A może byłoby! Lepszym pytaniem jest: czy istnieją przykłady sytuacji, w których bezpiecznik nie może być użyty tylko ze względu na niewystarczający parametr maksymalnego prądu wyłączającego?

— Kaz

Zasadniczo pojawia się, gdy trzeba nakarmić mały ładunek dużym zapasem. Idealnie, jeśli chcesz, aby zdolność wyłączania bezpiecznika była większa niż spodziewany prąd zwarciowy twojego źródła zasilania, ale przynajmniej chcesz, aby była znacznie większa niż prąd znamionowy następnego bezpiecznika / wyłącznika powyżej.

— Peter Green

@Kaz Na przykład większość bezpieczników znalezionych w tanich multimetrach nie jest w stanie bezpiecznie przerwać oczekiwanego prądu, który przepłynąłby, gdyby nastąpiło zwarcie w ścianie. Bezpiecznik w mojej ładniejszej fuksie jest prawdopodobnie 3 razy większy (pod względem objętości), dość ciężki (najwyraźniej jest wypełniony piaskiem) i wyraźnie mówi, że może on przebić 100 000 amperów.

— mbrig

Jeśli twój sprzęt nie odłączy prądu zdecydowanie, ekscytujące rzeczy mogą się wydarzyć wyjątkowo długo

— RedGrittyBrick

@Sean Jest rozładowany na nich bez względu na to, jak zaprojektujesz swój bezpiecznik. Co się stanie, jeśli zwarcie nastąpi przed bezpiecznikiem?

— user253751

Powiedzmy, że mamy wtyczkę z bezpiecznikiem 13 A.

Przy <13 A prądu ciągłego - bezpiecznik nie zadziała; jest to zakres prądu, który bezpiecznik może bezpiecznie obsłużyć przez czas nieokreślony

Przy 13-20 A ciągłego prądu przeciążeniowego - bezpiecznik nie przepali się, ale otaczające części wtyczki mogą się przegrzać

Przy 22 A ciągłego prądu przeciążeniowego - bezpiecznik przepali się w ciągu kilku minut do godzin; bezpiecznik 13 A przepali się przy prądzie przeciążeniowym około 1,6 × prądu znamionowego

Przy 50 A ciągłego prądu przeciążeniowego - bezpiecznik przepali się w ciągu 0,1-20 sekund

Przy 400 A prądu zwarciowego - bezpiecznik przepali się w <0,04 sekundy

Przy 3000 A prądu zwarciowego - bezpiecznik zadziała natychmiast; bezpiecznik 13 A może przepalić bezpiecznie do 6000 A, zwany także jego zdolnością wyłączania

Przy> 6000 A prądu zwarciowego - bezpiecznik może wybuchnąć lub spowodować niebezpieczny łuk elektryczny

— reniz77
źródło