Wenn der Stromkreis überlastet oder kurzgeschlossen ist, besteht die Gefahr eines Brandes, geschmolzener Leitungen oder des Ausfalls von Elektrogeräten. Um Gefahren vorzubeugen, werden Sicherungen oder automatische Sicherungen verwendet. Sie werden in Reihe mit der Last geschaltet und unterbrechen den Stromkreis, wenn der Nennstrom überschritten wird.

Typen der gängigsten Leistungsschalter

Einstufung

Je nach Funktionsprinzip sind Sicherungen entweder schmelzbar oder automatisch. Die ersten sind gewöhnliche Staus. Sie werden häufig in Haushaltsnetzwerken eingesetzt, da sie die letzte und zuverlässigste Verteidigungslinie darstellen. Sie werden in der Nähe des Messgeräts eingeschraubt und haben den gleichen Sockel wie eine Glühlampe. Nach jedem Betrieb sollten durchgebrannte Zündkerzen ersetzt werden.

Sicherungen werden nach dem Zähler installiert. Die vor dem Zähler installierte Eingabemaschine muss versiegelt werden, um Stromdiebstahl zu verhindern. Dazu wird es in eine Box gelegt, von der aus nur der Schalter zugänglich ist.

Die Maschinen werden in folgende Typen unterteilt:

• elektromechanisch (Leistungsschalter);
• elektronisch;
• Selbstheilung.

Am gebräuchlichsten sind Leistungsschalter (Foto oben).

Nach dem Schalter elektrischer Strom divergiert entlang der Linien in der Wohnung. Der Haupteingang und jeder Stromkreis einzeln müssen vor Überlastungen und Kurzschlüssen (Kurzschluss) geschützt werden. In alten Häusern werden Stecker mit dünnen leitfähigen Einlagen verwendet (Abb. a). Bei Nennparametern hält der Sicherungseinsatz der Strombelastung stand. Wenn sein Wert die Norm überschreitet, brennt der Steckereinsatz durch und unterbricht den Stromkreis. Um den Stromkreis wiederherzustellen, sollte das durchgebrannte Element durch ein funktionsfähiges ersetzt werden. Sogar ein Laie kann dies mit seinen eigenen Händen tun.

Sicherungen und Sicherungsautomaten (Stecker)

Es wurden automatische Geräte mit einer ähnlichen Form hergestellt, die Staus ersetzen konnten. In Abb. b zeigt eine automatische Gewindesicherung PAR-10, wobei die Zahl den Nennstrom angibt. Es ist nicht erforderlich, die Sicherungseinsätze bei jedem Auslösen auszutauschen, und die Wiederherstellung der Funktionalität erfolgt per Knopfdruck.

Funktionsprinzip des Sicherungssteckers

Die PAR-Automatiksicherung ist steckerartig aufgebaut und wird stattdessen in die Kartusche eingeschraubt. Wenn der PAR eingeschaltet ist, schließt er über den Draht (4) den Stromkreis zwischen der Gewindehülse (1) und dem Zentralkontakt (2) (Abb. b). Der Draht ist um eine Elektromagnetspule (5) gewickelt und mit einer Bimetallplatte (6) verbunden. Bei thermischer Überlastung durch einen hohen Strom verbiegt sich die Platte und gibt den Hebel frei, der die Feder (7) hält. Sie trennt die Kontakte und hebt den Knopf (9) an, was das anzeigt. Tritt ein Kurzschlussstrom auf, wird der Kern (8) des Elektromagneten schlagartig zurückgezogen, wodurch der Hebel freigegeben wird und die Feder die Kontakte öffnet.

Das manuelle Deaktivieren der automatischen Sicherung erfolgt durch Drücken des kleinen Knopfes (10), der auf den Hebel wirkt.

Leistungsschalter

Zum Schutz vor Kurzschlussströmen und Überlastungen werden Sicherungsautomaten eingesetzt. Im Vergleich zu Sicherungen, die häufig ausgetauscht werden müssen, ist ihre Funktionalität in folgenden Bereichen deutlich erweitert:

• schnelle Neustarts;
• Überlastschutz für unterschiedliche Ströme;
• Abschaltung des Stromkreises, wenn die Spannung unter den Normalwert fällt;
• Schaltvorgänge;
• Fernbedienung.

Maschinengerät

Eine automatische Haushaltssicherung enthält zwei Schutzfunktionen – thermische und elektromagnetische. Der thermische Überlastauslöser ist eine Bimetallplatte, durch die ein elektrischer Strom fließt und diese erwärmt. Wenn der Strom einen Schwellenwert erreicht, wird die Platte so verformt, dass es zur Trennung des elektrischen Kontakts kommt. Je nach Überlastung kann die Reaktionszeit lang sein. Der minimale Abschaltstrom ist abhängig vom Maschinentyp und beträgt mindestens das 1,3-fache des Nennwertes. Nach dem Abkühlen der Platte ist das Gerät wieder einsatzbereit.

Leistungsschalterdiagramm

Im Laufe der Zeit können sich die Parameter des Leistungsschalters aufgrund von Kontaktverschleiß ändern.

Der elektromagnetische Auslöser schützt vor Kurzschlüssen. Es gibt nur einen Auslösemechanismus im Gerät, der jedoch auf unterschiedliche Weise aktiviert wird. Bei einem Kurzschluss liegt der Stromwert deutlich über dem Nennstrom und es kann zur Zerstörung des Bimetallstreifens kommen. Daher ist ein sofortiges Öffnen der Kontakte erforderlich, das durch den Elektromagneten erzeugt wird. Der Stromimpuls durchläuft die Spule und aktiviert aufgrund elektromagnetischer Induktion den beweglichen Kern, der die Auslösefeder freigibt.

Im Falle eines Kurzschlusses entsteht beim Abschalten der Maschine ein Lichtbogen, der in der Lichtbogenlöschkammer zwangsweise gelöscht wird.

Die Maschine kann wie eine normale Maschine verwendet werden. Normalerweise versuchen sie zu diesem Zweck, ein Spannungsrelais mit stärkeren Kontakten zu verwenden.

Je nach Verwendungszweck werden Maschinen in die in der Tabelle aufgeführten Typen unterteilt.

Arten von Haushaltsschutzschaltern

Die Tabelle zeigt, dass das wichtigste Kriterium für die Auswahl einer Maschine der Nennstrom ist. Sie sollte 10-15 % unter der zulässigen Strombelastung der Verkabelung liegen, da die Hauptfunktion des Geräts sein Schutz ist. Wählen Sie dann die Maschine aus, die der Standardreihe am nächsten liegt.

Das nächste Auswahlkriterium ist der Betriebsstrom. Es kann je nach Verwendungszweck des Geräts ausgewählt werden, wie in der obigen Tabelle angegeben.

Im elektrischen System oder im Haus können mehrere Schutzschalter vorhanden sein. Die einzelnen Nennwerte werden basierend auf der Belastung jeder Leitung ausgewählt. In diesem Fall muss auf Selektivität geachtet werden, damit die Geräte eingeschaltet sind obere Ebene funktionierte nicht, bevor Geräte auf niedrigeren Ebenen installiert wurden.

Der Eingangskreis sieht eine Montage vor der Haupttheke vor zweipolige Maschine, und dann Anschließen von Schaltkreisen mit einem Anschluss an jede Leitung. Im Diagramm davor ist ein Differentialschutzschalter zu sehen, der sowohl eine Maschine als auch ein FI-Schutzschalter ist.

Schaltplan für Reihenschaltung von Leistungsschaltern

Für diesen Stromkreis können Sie anstelle eines Differentialschalters einen RCD installieren, da der Hauptschutzschalter bereits vorhanden ist.

Ein einpoliger Leistungsschalter muss an die Phase und nicht an den Neutralleiter angeschlossen werden. Andernfalls bleibt die Spannung an der Last, wenn die Leitung stromlos ist.

Bei einem dreiphasigen Haupteingang wird ein vierpoliger Leistungsschalter installiert und die Belastung der Phasen wird gleichmäßig auf die Leitungen verteilt. Wenn die Last dreiphasig ist (Elektrokessel, Maschinenmotor), wird am Eingang ein vierpoliger Leistungsschalter mit einer niedrigeren Leistung als der Hauptschalter angeschlossen. Die Abbildung zeigt ein Diagramm der dreiphasigen Einspeisung in das Haus.

Dreiphasen-Eingangsdiagramm für ein Privathaus

Die wichtigsten einphasigen Verbraucher befinden sich hinter dem Zähler und sind in drei Gruppen unterteilt, für die jeweils eine eigene Sicherung erforderlich ist:

• Typ D – Strom (Elektroherd, Waschmaschine und Geschirrspüler);
• Typ B – Beleuchtung;
• Typ C – Wirtschaftsräume (Garage, Keller).

Das Diagramm zeigt auch eine dreiphasige Leitung, die normalerweise für den Haushaltsbedarf verwendet wird. Dafür wird eine Maschine vom Typ C ausgewählt Drehstrommotoren, ist es besser, ein Gerät vom Typ D zu verwenden.

Elektronische Sicherungen und Strombegrenzer

Elektronische Schutzeinrichtungen werden in drei Typen unterteilt:

• selbstheilender Stromkreis nach Beseitigung des Unfalls;
• Unfallalarmgeräte;
• Wiederherstellung der Ernährung durch externe Eingriffe.

Die Elektronik verwendet Stromsensoren, die an die Last angeschlossen sind. Wenn der Spannungsabfall am Sensor über einen vorgegebenen Wert ansteigt, sendet er ein Signal an eine Schutzvorrichtung, die den Stromkreis abschaltet oder den Strom begrenzt.

Der einfachste Funkschutz elektronische Geräte von Stromüberlastungen ist in Abb. dargestellt. A. Der Laststrom darf hier nicht höher sein als der maximale Strom des KP302V-Transistors. Um den Ausgangsstrom zu ändern, können Sie einen anderen Transistor auswählen oder diese parallel schalten.

Elektronische Strombegrenzungsschaltungen

In Abb. b Elektrischer Strom wird auch durch Transistoren begrenzt. VT1 arbeitet im Sättigungsmodus und die Eingangsspannung wird fast vollständig auf den Ausgang übertragen. Im Betriebsmodus ist VT2 geschlossen und die HL1-LED ist aus. Der Stromsensor ist Widerstand R3. Wenn der Schwellenwert für den Spannungsabfall überschritten wird, beginnt der Transistor VT2 zu öffnen und VT1 zu schließen, wodurch der Laststrom begrenzt wird. Gleichzeitig leuchtet die HL1-LED auf und signalisiert damit, dass der Strom den Schwellwert erreicht hat.

Bei großen Betriebsströmen kommt eine Thyristorschutzschaltung zum Einsatz (Abb. c). Im Normalmodus ist der Thyristor gesperrt und der Verbundtransistor arbeitet im Sättigungsmodus. Wenn R n in der Last erscheint Kurzschluss, fließt ein Strom durch die Steuerverbindung des Thyristors und öffnet ihn. In diesem Fall wird der Steuerkreis der Transistoren durch einen offenen Thyristor überbrückt und der Strom in der Last auf ein Minimum reduziert.

Video über Sicherungen AES 50A, 70A

Das folgende Video beschreibt die Funktionen der Verwendung wasserdichter automatischer Sicherungen der Serien AES 50A, 70A.

Ein moderner Sicherungsautomat, der sich vom gewöhnlichen Stecker zum Multifunktionsgerät weiterentwickelt hat, erfüllt die Sicherheitsanforderungen für den Betrieb eines Stromkreises. Es ist wichtig, es entsprechend der Art der anzuschließenden Last und den Verkabelungseigenschaften richtig auszuwählen. Geschwindigkeit und Leistung der Maschinen sind recht hoch. Wenn es darum geht, Halbleiterschaltungen zu schützen, kommen elektronische Geräte zum Einsatz. Der wirksamste Schutz ist der Einsatz mehrerer Geräte, einschließlich Sicherungen.

Zweck und Funktionsprinzip

Definition und Zweck

Die Sicherung ist eine Schaltsicherung elektrisches Element, entwickelt, um den geschützten Stromkreis durch Schmelzen des Schutzelements zu trennen. Schmelzelemente bestehen aus Blei, Blei-Zinn-Legierungen, Zink und Kupfer. Entwickelt, um elektrische Geräte und Netzwerke vor Kurzschlussströmen und unzulässigen langfristigen Überlastungen zu schützen.

Sicherungsbetriebsarten

Die Sicherung arbeitet in zwei stark unterschiedlichen Modi: unter normalen Bedingungen; unter Überlast- und Kurzschlussbedingungen.

Erste Stufe- Betrieb im normalen Netzwerkmodus. Unter normalen Bedingungen hat die Erwärmung eines schmelzbaren Elements den Charakter eines stationären Prozesses, bei dem die gesamte darin freigesetzte Wärmemenge an die Umgebung abgegeben wird. In diesem Fall werden neben dem Element auch alle anderen Teile der Sicherung auf eine konstante Temperatur erhitzt. Diese Temperatur sollte die zulässigen Werte nicht überschreiten.

Die Stromstärke, für die das Sicherungselement für den Dauerbetrieb ausgelegt ist, wird als Nennstromstärke des Sicherungselements (1 N Ohm) bezeichnet. Sie kann von der Nennstromstärke der Sicherung selbst abweichen. Typischerweise können Schmelzelemente mit unterschiedlichen Nennströmen in dieselbe Sicherung eingesetzt werden.

Der darauf angegebene Nennstrom der Sicherung entspricht dem höchsten Stromwert des für diese Sicherungsausführung vorgesehenen Sicherungselements. Bei Nennstrom hat die überschüssige Wärmemenge aufgrund der Wärmeleitfähigkeit des Elementmaterials Zeit, sich auf breitere Teile auszubreiten, und das gesamte Element wird praktisch auf die gleiche Temperatur erhitzt.

Zweite Stufe- Erhöhung der Stromstärke im Netzwerk. Um die Schmelzzeit des Einsatzes bei steigendem Strom deutlich zu verkürzen, ist das Element in Form einer Platte mit Ausschnitten ausgeführt, die seinen Querschnitt bereichsweise verringern. Diese verengten Bereiche erzeugen mehr Wärme als die breiten.

Bei einem Kurzschluss erfolgt die Erwärmung der verengten Stellen so stark, dass die Abfuhr der Wärmemenge praktisch vernachlässigt werden kann. Das Schmelzelement schmilzt („durchbrennt“) in allen oder mehreren verengten Stellen gleichzeitig und die Stromstärke sinkt Der Stromkreis hat während eines Kurzschlusses keine Zeit, einen stabilen Wert zu erreichen.

Wenn das Element schmilzt, entsteht an der Stelle, an der der Stromkreis unterbrochen wird, ein Lichtbogen. Die Lichtbogenlöschung moderner Sicherungen erfolgt in einem begrenzten Volumen des Sicherungshalters. Gleichzeitig werden Sicherungen so hergestellt, dass das flüssige Metall umliegende Gegenstände nicht beschädigen kann.

Allgemeines Gerät und Design

Im Allgemeinen besteht eine moderne Sicherung aus zwei Hauptteilen: einem Porzellansockel mit einem Metallgewinde; auswechselbarer Sicherungseinsatz (Abb. 21.1).

Der Sicherungseinsatz einer solchen Sicherung ist für Nennströme von 10, 16, 20 A ausgelegt. Sicherungen können konstruktionsbedingt vom Typ Gewinde (Stecker) oder rohrförmig sein. In Abb. In Abb. 21.2 zeigt eine PPT-10-Sicherung mit VTF-Sicherungseinsatz (röhrenförmiger Porzellaneinsatz) für 6 oder 10 A für Installationen bis 250 V. Der Sockel ist aus Kunststoff und wird mit einer Schraube an der Tragkonstruktion befestigt. Im Inneren des Rohres (VTF) befindet sich trockener Quarzsand. Das Rohr wird in das Loch im Sicherungsdeckel eingebaut. Zu den Hauptparametern von Sicherungen gehören: Nennstrom; Nennspannung; maximal schaltbarer Strom.

Funktionsprinzip

Der Sicherungseinsatz erwärmt sich, wenn Strom durch ihn fließt. Wenn aufgrund einer Überlastung oder eines Kurzschlusses ein großer Strom durch ihn fließt, brennt er durch. Zeit Burnouts Die Größe der Sicherung hängt vom Strom ab, der durch das Filament fließt. Sicherungen brennen also im Kurzschlussfall schnell genug durch und dienen in diesem gefährlichsten Fall als einfacher, kostengünstiger und zuverlässiger Schutz. Um zu verhindern, dass beim Durchbrennen des Sicherungseinsatzes in der Sicherung das gefährliche Phänomen eines Lichtbogens auftritt, wird der Einsatz in ein Porzellanrohr eingesetzt.

Beispiel. Lassen Sie uns in die Schaltung in Abb. einführen. 21.3 ein Schutzabschnitt von 30 mm Länge aus Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,2 mm. Seine Querschnittsfläche;S = π R 2 = π /4D 2 = 3,14 0,2 2: 4 = 0,0031 mm 2.

Der Widerstand des Schutzabschnitts beträgt 0,029 Ohm. Wählen Sie dann gedanklich einen Abschnitt gleicher Länge aus; der Widerstand eines funktionierenden Aluminiumdrahtes mit einem Querschnitt von 2,5 mm 2 gleicher Länge beträgt 0,00063 Ohm. Da mit gleich Bedingungen die Wärmemenge ist proportional zum Widerstand; 0,029: 0,00063 = 46-mal mehr Wärme wird im Sicherungsdraht abgegeben.

Schlussfolgerungen. Bei einem langfristig zulässigen Strom für einen gegebenen Draht erwärmt sich dieser mäßig.Allerdings ist die Temperatur des Drahtes deutlich höher, er brennt jedoch nicht durch. BeiIm Falle eines Kurzschlusses erhitzt sich der Draht so schnell, dass er durchbrennt. DafürZeit hat der Arbeitsdraht keine Zeit, sich auf eine für seine Isolierung gefährliche Temperatur zu erwärmen.

Das wichtigste Merkmal einer Sicherung ist die Abhängigkeit der Durchbrennzeit des Sicherungselements von der Stromstärke – die Zeit-Strom-Kennlinie ist in Abb. dargestellt. 21.4.

Vorteile von Sicherungen

1. Wie lange es dauert, bis die Sicherungen durchbrennen, hängt von der Stärke des Stroms ab, der durch den Glühfaden fließt. Bei einem Kurzschluss, wenn der Strom sehr hoch ist, brennen die Sicherungen durch genug schnell und dienen in diesem gefährlichsten Fall als einfacher, kostengünstiger und zuverlässiger Schutz.

2. Die meisten Sicherungskästen bieten die Möglichkeit dazu sicher Austausch des unter Spannung stehenden Sicherungseinsatzes.

Nachteile von Sicherungen

1. Wenn der Strom im Stromkreis den zulässigen Grenzwert geringfügig überschreitet, erfüllen Sicherungen keine gute Schutzfunktion.

Beispiele. Bei Überlastungen von bis zu 30 % verringert sich die Lebensdauer der Leitungen spürbar und die Sicherungen brennen nicht aus. Bei großen Überlastwerten (bis zu 50...70 %) liegt die Durchbrennzeit der Sicherung zwischen einer Minute und mehreren zehn Minuten. Während dieser Zeit kann es zu einer starken Überhitzung der Isolierung überlasteter Drähte kommen.

2. Ein weiterer Nachteil von Sicherungen ist ihre Beschädigung.
Nachdem der Stecker durchgebrannt ist, muss er durch einen neuen ersetzt (aufgeladen) werden. Um die Wiederherstellung zu erleichtern, werden bei der Konstruktion von Sicherungen austauschbare kalibrierte Sicherungseinsätze verwendet.

Beliebig elektrisches System Es basiert auf dem Gleichgewicht zwischen zugeführter und verbrauchter Energie. Wenn an einen Stromkreis Spannung angelegt wird, liegt diese an einem bestimmten Stromkreiswiderstand an. Dadurch entsteht nach dem Ohmschen Gesetz ein Strom, durch den Arbeit verrichtet wird.

Bei Isolationsfehlern, Installationsfehlern oder im Notbetrieb nimmt der Widerstand des Stromkreises allmählich ab oder fällt stark ab. Dies führt zu einem entsprechenden Anstieg des Stroms, der bei Erreichen eines über dem Nennwert liegenden Wertes zu Schäden an Geräten und Personen führt.

Sicherheitsaspekte waren und sind bei der Nutzung elektrischer Energie schon immer relevant. Daher wird den Sicherheitsvorrichtungen ständig erhöhte Aufmerksamkeit geschenkt. Die ersten derartigen Konstruktionen, sogenannte Sicherungen, sind bis heute weit verbreitet.

Die elektrische Sicherung ist Teil des Betriebsstromkreises, sie schneidet in den Schnitt der Versorgungsleitung, muss der Betriebsbelastung zuverlässig standhalten und den Stromkreis vor dem Auftreten von Überströmen schützen. Diese Funktion ist die Grundlage für die Klassifizierung nach Nennstrom.

Je nach Funktionsprinzip und Art der Stromkreisunterbrechung werden alle Sicherungen in 4 Gruppen eingeteilt:

1. mit Sicherungseinsatz;

2. elektromechanisches Design;

3. basierend auf elektronischen Komponenten;

4. Selbstheilungsmodelle mit nichtlinearen reversiblen Eigenschaften nach Einwirkung von Supraströmen.

Sicherungseinsatz

Sicherungen dieser Bauart enthalten ein leitfähiges Element, das unter dem Einfluss eines Stroms mit einem über dem Nennsollwert liegenden Wert durch Überhitzung schmilzt und verdampft. Dadurch wird sichergestellt, dass der Stromkreis spannungsfrei ist und geschützt ist.

Sicherungseinsätze können aus Metallen wie Kupfer, Blei, Eisen, Zink oder einzelnen Legierungen bestehen, die einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, der die Schutzeigenschaften elektrischer Geräte gewährleistet.

Die Heiz- und Kühleigenschaften von Leitern für elektrische Geräte unter stationären Betriebsbedingungen sind in der Abbildung dargestellt.

Der Betrieb eines Sicherungseinsatzes unter der Auslegungslast wird durch die Schaffung eines zuverlässigen Temperaturgleichgewichts zwischen der Wärme, die auf dem Metall durch den Durchgang eines elektrischen Arbeitsstroms erzeugt wird, und der Wärmeabfuhr an die Umgebung aufgrund der Ableitung gewährleistet .

Wenn Notfälle auftreten, wird dieses Gleichgewicht schnell gestört.

Bei Erwärmung erhöht der Metallteil des Sicherungseinsatzes den Wert seines aktiven Widerstands. Dies führt zu einer stärkeren Erwärmung, da die erzeugte Wärme direkt proportional zum I2R-Wert ist. Gleichzeitig nehmen Widerstand und Wärmeentwicklung wieder zu. Der Prozess setzt sich lawinenartig fort, bis es zum Schmelzen, Sieden und zur mechanischen Zerstörung des Schmelzeinsatzes kommt.

Wenn der Stromkreis innerhalb des Sicherungseinsatzes unterbrochen wird, entsteht ein Lichtbogen. Durch sie fließt ein für die Anlage gefährlicher Strom, bis dieser vollständig erloschen ist, was sich entsprechend der in der folgenden Abbildung dargestellten Kennlinie ändert.

Der Hauptbetriebsparameter eines Sicherungseinsatzes ist sein Zeit-Strom-Kennlinie, der die Abhängigkeit der Notstrommultiplizität (bezogen auf den Nennwert) von der Ansprechzeit bestimmt.

Um den Betrieb des Sicherungseinsatzes bei niedrigen Notströmen zu beschleunigen, werden spezielle technische Techniken eingesetzt:

Schaffung von Formen mit variablem Querschnitt mit Zonen reduzierter Fläche;

Nutzung des metallurgischen Effekts.

Abschnitt ändern

Durch die Verjüngung der Platten erhöht sich der Widerstand und es entsteht mehr Wärme. Im Normalbetrieb verteilt sich diese Energie gleichmäßig über die gesamte Fläche und bei Überlastungen entstehen kritische Zonen Engpässe. Ihre Temperatur erreicht schnell einen Zustand, bei dem das Metall schmilzt und den Stromkreis unterbricht.

Um die Leistung zu steigern, werden die Platten aus dünner Folie hergestellt und in mehreren parallel geschalteten Schichten verwendet. Das Ausbrennen eines beliebigen Bereichs auf einer der Schichten beschleunigt die Reaktion des Schutzes.

Metallurgisches Wirkungsprinzip

Es basiert auf der Eigenschaft einzelner niedrig schmelzender Metalle, beispielsweise Blei oder Zinn, feuerfestes Kupfer, Silber und einzelne Legierungen in ihrem Gefüge aufzulösen.

Dazu werden Zinntropfen auf die Litzen aufgetragen, aus denen der Sicherungseinsatz besteht. Bei zulässige Temperatur Bei Metalldrähten entfalten diese Zusätze keine Wirkung, schmelzen aber im Notbetrieb schnell, lösen einen Teil des Grundmetalls auf und sorgen für einen schnelleren Betrieb der Sicherung.

Die Wirksamkeit dieser Methode zeigt sich nur bei dünnen Leitern und nimmt mit zunehmendem Querschnitt deutlich ab.

Der Hauptnachteil eines Sicherungseinsatzes besteht darin, dass er beim Auslösen manuell durch einen neuen ersetzt werden muss. Dazu müssen Sie deren Versorgung aufrechterhalten.

Sicherungen elektromechanischer Bauart

Das Prinzip, eine Schutzvorrichtung in die Versorgungsleitung einzuschneiden und deren Unterbrechung sicherzustellen, um die Spannung abzubauen, ermöglicht es uns, zu diesem Zweck hergestellte elektromechanische Produkte als Sicherungen zu klassifizieren. Die meisten Elektriker ordnen sie jedoch einer eigenen Klasse zu und nennen sie kurz Automaten.

Während ihres Betriebs überwacht ein spezieller Sensor ständig die fließende Strommenge. Nach Erreichen eines kritischen Wertes wird ein Steuersignal gesendet Aktuator– eine gespannte Feder durch einen thermischen oder magnetischen Auslöser.

Sicherungen an elektronischen Bauteilen

Diese Designs haben eine Schutzfunktion Elektrischer Schaltplan berührungslos tätig elektronische Schlüssel basierend auf Leistungshalbleiterbauelementen aus Dioden, Transistoren oder Thyristoren.

Sie heißen elektronische Sicherungen(ED) oder Stromsteuer- und Schaltmodule (MCCT).

Als Beispiel zeigt die Abbildung Blockdiagramm, das das Funktionsprinzip einer Sicherung an einem Transistor zeigt.

Der Steuerkreis einer solchen Sicherung entnimmt das gemessene Signal über den Stromwert einem Widerstandsshunt. Es wird modifiziert und an den Eingang eines Halbleiters mit isoliertem Gate angelegt.

Wenn der Strom durch die Sicherung beginnt, den zulässigen Wert zu überschreiten, wird das Tor verriegelt und die Last abgeschaltet. In diesem Fall wird die Sicherung in den Selbstsperrmodus geschaltet.

Wenn in einem Stromkreis viele MCCTs verwendet werden, kann es schwierig sein, festzustellen, welche Sicherung ausgelöst hat. Um die Suche zu erleichtern, wurde die Funktion zum Senden eines „Alarm“-Signals eingeführt, das durch das Aufleuchten einer LED oder die Aktivierung eines Halbleiter- oder elektromechanischen Relais erkannt werden kann.

Solche elektronischen Sicherungen sind flink, ihre Ansprechzeit beträgt nicht mehr als 30 Millisekunden.

Das oben besprochene Schema gilt als einfach; es lässt sich durch neue Zusatzfunktionen deutlich erweitern:

kontinuierliche Überwachung des Stroms im Lastkreis mit Generierung von Abschaltbefehlen, wenn der Strom 30 % des Nennwertes überschreitet;

Abschaltung des Schutzbereichs bei Kurzschlüssen oder Überlastungen, Ausgabe eines Signals, wenn der Strom in der Last über 10 % des eingestellten Werts ansteigt;

Schutz des Leistungselements des Transistors bei Temperaturen über 100 Grad.

Für solche Schemata werden die verwendeten MCCT-Module basierend auf der Reaktionszeit in vier Gruppen eingeteilt. Die schnellsten Geräte werden der Klasse „0“ zugeordnet. Sie schalten Ströme ab, die den eingestellten Wert in bis zu 5 ms um 50 %, in 1,5 ms um 300 % und in 10 μs um 400 % überschreiten.

Diese Schutzeinrichtungen unterscheiden sich von Sicherungseinsätzen dadurch, dass sie nach dem Abschalten der Notlast für den weiteren wiederholten Einsatz betriebsbereit bleiben. Deshalb wurden sie als Selbstheiler bezeichnet.

Das Design basiert auf Polymermaterialien, die einen positiven Temperaturkoeffizienten für den elektrischen Widerstand aufweisen. Sie haben unter normalen Bedingungen eine kristalline Gitterstruktur und gehen beim Erhitzen schlagartig in einen amorphen Zustand über.

Das Ansprechverhalten einer solchen Sicherung wird üblicherweise in Form des Logarithmus des Widerstands in Abhängigkeit von der Temperatur des Materials angegeben.

Wenn ein Polymer über ein Kristallgitter verfügt, lässt es wie ein Metall elektrischen Strom gut durch. Im amorphen Zustand verschlechtert sich die Leitfähigkeit erheblich, wodurch sichergestellt wird, dass die Last abgeschaltet wird, wenn ein abnormaler Zustand auftritt.

Diese Sicherungen werden verwendet in Schutzvorrichtungen um mehrfache Überlastungen zu vermeiden, die auftreten, wenn der Austausch eines Sicherungseinsatzes oder manuelle Bedienereingriffe schwierig sind. Dies ist der Bereich automatischer elektronischer Geräte, der weit verbreitet ist Computertechnologien, mobile Geräte, Mess- und medizinische Geräte, Fahrzeuge.

Die zuverlässige Funktion selbstrückstellender Sicherungen wird von der Umgebungstemperatur und der durch sie fließenden Strommenge beeinflusst. Um ihnen Rechnung zu tragen, wurden Fachbegriffe eingeführt:

Durchgangsstrom, definiert als Maximalwert bei einer Temperatur von +23 Grad Celsius, der das Gerät nicht auslöst;

Betätigungsstrom als Mindestwert, der bei gleicher Temperatur zum Übergang des Polymers in einen amorphen Zustand führt;

Maximalwert der angelegten Betriebsspannung;

Reaktionszeit, gemessen vom Auftreten des Notstroms bis zum Abschalten der Last;

Verlustleistung, die die Fähigkeit der Sicherung bei +23 Grad bestimmt, Wärme an die Umgebung abzugeben;

anfänglicher Widerstand vor Anschluss an die Arbeit;

Der Widerstand wurde 1 Stunde nach Ende der Betätigung erreicht.

Selbstrückstellende Sicherungen haben:

kleine Abmessungen;

schnelle Reaktion;

stabiler Arbeitsplatz;

kombinierter Schutz der Geräte vor Überstrom und Überhitzung;

keine Wartung erforderlich.

Arten von Sicherungskonstruktionen

Abhängig von der Aufgabenstellung sind Sicherungen für den Betrieb in Stromkreisen ausgelegt:

Industrieanlagen;

Allzweck-Elektrohaushaltsgeräte.

Da sie in Stromkreisen unterschiedlicher Spannung betrieben werden, weisen die Gehäuse besondere dielektrische Eigenschaften auf. Nach diesem Prinzip werden Sicherungen in folgende Ausführungen unterteilt:

mit Niederspannungsgeräten;

in Stromkreisen bis einschließlich 1000 Volt;

in Stromkreisen von Hochspannungs-Industrieanlagen.

Zu den Sonderausführungen gehören Sicherungen:

explosiv;

Stanzen;

mit Lichtbogenlöschung, wenn sich der Stromkreis in engen Kanälen feinkörniger Füllstoffe öffnet oder sich Autogas oder Flüssigkeitsstrahl bildet;

für Fahrzeuge.

Der durch Sicherungen begrenzte Notstrom kann von Bruchteilen eines Ampere bis hin zu Kiloampere reichen.

Manchmal installieren Elektriker anstelle einer Sicherung einen kalibrierten Draht im Gehäuse. Diese Methode wird nicht empfohlen, da selbst bei genauer Auswahl des Querschnitts der elektrische Widerstand des Drahtes aufgrund der Eigenschaften des Metalls oder der Legierung selbst vom empfohlenen Wert abweichen kann. Eine solche Sicherung funktioniert nicht genau.

Ein noch größerer Fehler besteht darin, wahllos hausgemachte „Bugs“ zu verwenden. Sie sind am häufigsten die Ursache für Unfälle und Brände in elektrischen Leitungen.

Sicherungen und Leistungsschalter sind Schutzvorrichtungen, die den geschützten Stromkreis unter anormalen Bedingungen automatisch abschalten.

Sicherungen dienen zum Schutz elektrischer Empfänger, Leitungen und Kabel. Sie können auch vor erheblicher Überlastung schützen, wenn dies bei allen Elementen des geschützten Netzwerks der Fall ist Durchsatz mindestens 25 % höher sein als der Sicherungseinsatzstrom. Da Sicherungen für eine Stunde oder länger Strömen standhalten, die 30 bis 50 % höher sind als die Nennströme der Sicherungseinsätze, dann auch bei Strömen, die die Nennströme der Sicherungseinsätze um 60 bis 100 % überschreiten. Sie schmelzen in weniger als einer Stunde.

Strukturell handelt es sich bei der Sicherung um eine Patrone, in der ein Sicherungseinsatz angebracht ist, der ein künstlich geschwächtes Glied im Stromnetz darstellt.

Bei den meisten Sicherungen werden durchgebrannte Sicherungseinsätze durch neue ersetzt.

Sicherungsklassifizierung

Sicherungen sind unterteilt in:

1. Trägheit- mit hoher thermischer Trägheit, d.h. Fähigkeit, erheblichen kurzfristigen Stromüberlastungen standzuhalten. Dabei handelt es sich um Sicherungen mit Schraubgewinde und bleileitender Brücke;
2. trägheitslos- mit geringer thermischer Trägheit, d.h. mit begrenzter Überlastfähigkeit. Dabei handelt es sich um Sicherungen mit Kupferleitbrücke sowie Sicherungen mit gestanzten Einsätzen.

Die am häufigsten verwendeten Sicherungen in Stromnetzen bis 1 kV sind NGGN2-63, PN2, PR2.

• NPN2-Sicherungen(nicht trennbar mit Füllstoff) sind mit einer nicht trennbaren Glaspatrone gefüllt mit trockenem Quarzsand und einer Kupferdrahteinlage mit einer Zinnkugel ausgestattet. Solche Sicherungen können nicht wieder aufgeladen werden und müssen nach dem Auslösen durch neue ersetzt werden.
• Sicherungen PN2(mit Füllstoff zerlegbar) bestehen aus einem mit feinkörnigem Quarzsand gefüllten Porzellankörper, in dem sich ein oder mehrere Kupferplatten-Sicherungseinsätze befinden. Beim Auslösen der Sicherung verzweigt sich der Lichtbogen zwischen den Quarzsandkörnern und wird durch die Wärmeübertragung auf den Füllstoff intensiv gekühlt.
• PR2-Sicherungen(ohne Füllstoff faltbar) bestehen aus einem Faserrohr, in dem sich eine schmelzbare Einlage aus einer speziell geformten Zinklegierung befindet. Wenn der Sicherungseinsatz durchbrennt, setzt das Faserrohr Gase frei, der Druck im Rohr steigt deutlich an und der Lichtbogen wird entionisiert.

Sicherungen vom Typ PR2 werden hauptsächlich in Werkzeugmaschinen und Schaltkästen eingesetzt. In Verteilergeräten (Schalttafeln, Schaltschränken) werden Sicherungen NPN2 und PN2 verwendet, in Verteilerschienen - PN2.

In Beleuchtungsnetzen können Gewindesicherungen (Stecksicherungen) verwendet werden, beispielsweise Typ PD, PRS.

Sehen Sie sich unten ein interessantes Video über die Funktionsweise von Sicherungen an:

Sicherungseigenschaften

Die Sicherung zeichnet sich aus durch:

1. Nennspannung, bei der die Sicherung arbeitet lange Zeit;
2. der Nennstrom der Patrone, für den ihre stromführenden Teile und Kontaktverbindungen unter der Bedingung längerer Erwärmung ausgelegt sind;
3. der Nennstrom des Sicherungseinsatzes, dem er lange Zeit standhalten kann, ohne zu schmelzen;
4. Ausschaltvermögen (maximaler Ausschaltstrom), bestimmt durch den maximalen Ausschaltstrom, bei dem der Sicherungseinsatz ohne gefährliche Flammen- oder Lichtbogenverbrennungsprodukte und ohne Zerstörung der Patrone durchbrennt;
5. Schutzzeit-Strom-Kennlinie, die Abhängigkeit des Zeitpunkts der vollständigen Abschaltung des Stromkreises von der Größe des geschalteten Stroms.

Grundlegende technische Daten Die gebräuchlichsten Sicherungen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Die Schutzeigenschaften von Sicherungseinsätzen vom Typ PN2 für verschiedene Nennströme sind in Abb. dargestellt. 2.4.

Ein weiteres interessantes Video zum Thema Sicherungen:

Sicherungen zeichnen sich durch die Einfachheit ihres Designs und die geringen Kosten aus haben eine Reihe erheblicher Nachteile:

• Unfähigkeit, den Stromkreis vor Überlastungen zu schützen;
• Streuung der Schutzeigenschaften, verursacht durch einen Anstieg des Kontaktwiderstands infolge einer Schwächung der Kontakte und einer Alterung des Einsatzmaterials unter Betriebsbedingungen;
• Bei einem Kurzschluss in einer Drehstromleitung kann es passieren, dass eine der drei Sicherungen durchbrennt. Am Netz angeschlossene Asynchron-Elektromotoren mit Käfigläufer werden zweiphasig eingeschaltet, was zu deren Überlastung und Ausfall führen kann.

Abb. 2.4 Schutzeigenschaften der Sicherungen PN2

Zweck von Leistungsschaltern

Schutzeigenschaften von Maschinen

Leistungsschalter kann folgende Schutzeigenschaften aufweisen (Abb. 2.6):

1. stromabhängige Kennlinie - Reaktionszeit. Solche Schalter verfügen lediglich über eine thermische Auslösung. Aufgrund unzureichender maximaler Schaltkapazität und Geschwindigkeit selten verwendet;
2. stromunabhängige Ansprechzeitcharakteristik. Solche Schalter verfügen lediglich über eine Stromabschaltung, die über einen unverzögerten oder zeitverzögerten elektromagnetischen oder elektronischen Auslöser erfolgt;
3. begrenzte stromabhängige zweistufige Ansprechzeitcharakteristik. In der Überstromzone erfolgt die Abschaltung des Leistungsschalters stromabhängig zeitverzögert, in der Stromzone durch eine Stromabschaltung mit stromunabhängiger, voreingestellter Zeitverzögerung (bei Selektivschaltern) oder ohne Zeitverzögerung (für nicht selektive Schalter). Der Schalter verfügt entweder über eine thermische und elektromagnetische (kombinierte) Auslösung oder eine elektronische Auslösung:
4. dreistufige Schutzcharakteristik. In der Überstromzone wird der Schalter mit einer stromabhängigen Zeitverzögerung ausgeschaltet, in der Stromzone – mit einer unabhängigen, voreingestellten Zeitverzögerung (selektive Abschaltzone) und in Nahströmen – ohne Zeitverzögerung (Momentanbetriebszone).

Die unverzögerte Reaktionszone soll die Dauer der Stromeinwirkung bei kurzen Kurzschlüssen verkürzen. Solche Schalter verfügen über einen elektronischen Auslöser und werden zum Schutz der Einspeise- und Abgangsleitungen von Umspannwerken eingesetzt.

Die wichtigsten technischen Daten einiger Maschinenserien sind in der Tabelle aufgeführt. P11.

–Dies ist ein Element eines Stromkreises, dessen Hauptzweck darin besteht, ihn vor Beschädigungen zu schützen..

Funktionsprinzip

Die Sicherung ist so konzipiert, dass sie durchbrennt, bevor andere Elemente beschädigt werden. Schließlich ist es einfacher, eine neue Sicherung einzusetzen, als Drähte, Mikroschaltungen und andere Elemente auszutauschen, die bei einem Stromstoß im Stromkreis durchbrennen können.

Eine Sicherung wird Sicherung genannt, weil sie auf einem Sicherungseinsatz basiert. Dieser Sicherungseinsatz besteht aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt und wenn ein für den Stromkreis gefährlicher Strom auftritt, reicht die freigesetzte Wärmemenge aus, wenn ein solcher Strom durch diesen Einsatz fließt, um ihn zum Schmelzen zu bringen. Wenn der Einsatz schmilzt – „durchbrennt“, ist der Stromkreis offen.

Gründe für eine durchgebrannte Sicherung können Kurzschluss, Überlastung und plötzliche Stromstöße sein.

Die Sicherung schützt nicht nur den Stromkreis vor Beschädigungen, sondern dient auch als Schutz vor Bränden und Bränden, da der Sicherungseinsatz im Sicherungskörper durchbrennt, im Gegensatz zum Draht, der zum Zeitpunkt der Verbrennung mit brennbaren Materialien in Kontakt kommen kann .

Es kommt vor, dass Menschen das sogenannte machen Insekt. Normalerweise ist dies ein gewöhnliches Stück Draht, das anstelle der Sicherung eingesetzt wird. Dies geschieht, weil keine Sicherung mit dem erforderlichen Nennwert vorhanden ist oder der Schutz umgangen werden soll. Oft führen solche Fehler zu Bränden, da nicht bekannt ist, bei welchem ​​Strom ein solcher Fehler ausbrennt oder ob er überhaupt ausbrennt.

Sicherungsgerät

Wie oben erwähnt, besteht die einfachste Sicherung aus ihrem Hauptteil – einem Sicherungseinsatz (Draht). und ein Gehäuse, das zum Anschließen vorgesehen ist Stromkreis und dient als Befestigungselement zum Einsetzen.

Vor- und Nachteile

Zu den Vorteilen von Sicherungen zählen ihre relativ geringen Kosten.

Der Hauptnachteil Sicherung ist eine relativ lange Ansprechzeit im Vergleich zu automatischen Sicherungen. Während in Hochspannungsnetzen eine Sicherung durchbrennt, können Geräte ausfallen. Darüber hinaus handelt es sich bei einer Sicherung um ein Einwegelement, d Dadurch kann die Struktur der Sicherung selbst beschädigt werden.

Grundparameter

Die Parameter, die eine Sicherung charakterisieren, sind Nennstrom, Nennspannung, Leistung und Ansprechgeschwindigkeit.

Wo U– Netzspannung und Pmax– maximale Leistung Belastung mit einer Marge von ca. 20 %.

Die Geschwindigkeit, mit der Sicherungen arbeiten, variiert. Beispielsweise ist es in Stromkreisen, in denen Halbleiterbauelemente vorhanden sind, besser, wenn die Sicherung schneller durchbrennt, um die Geräte nicht zu beschädigen. Wenn es sich jedoch um eine leistungsstarke Sicherung handelt, die in einem Elektromotorstromkreis verwendet wird, ist es viel mehr nützlich, wenn der Stromkreis nicht jedes Mal unterbrochen wird, wenn Einschaltströme auftreten.