Wie löst eine Sicherung bei Nennstrom aus, unabhängig von der Spannung?

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Ich habe an anderer Stelle gelesen, dass es sicher ist, beim Ersetzen einer Sicherung eine Sicherung mit einer höheren Nennspannung zu verwenden, sofern die Nennstromstärke und die Reaktionsgeschwindigkeit gleich sind.

Wenn zum Beispiel eine Sicherung bewertet ist 125V 1A, 250V 1Akann a verwendet werden.

Angenommen, diese beiden Beispielsicherungen haben einen Widerstand von 0,153 bzw. 0,237 Ohm. (Littelfuse 5x20mm Schnellkassettentyp.)

Ist es daher richtig zu sagen, dass die 125V 1ASicherung theoretisch mit 153 mW und die 250V 1ASicherung mit 237 mW durchbrennen sollte ? (Mit )P=ich2R

JYelton
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Eine andere Frage zu Sicherungen ließ mich an die Mathematik dahinter denken.
JYelton
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Russells Antwort ist die vollständigste. Nur um eine Verfeinerung hinzuzufügen: Wenn die Sicherung ganz ist und die Spannung leitet, die sie sieht, ist dies nur der Spannungsabfall über ihrem Widerstand. Also sehr wenig. Die Nennspannung bezieht sich auf den Zeitpunkt, zu dem die Sicherung durchgebrannt ist und muss nun die gesamte Spannung über dem Gehäuse ohne Ableitung unterstützen.
Platzhalter
Weil E = I ^ 2R , eine Gleichung, in der keine Spannung auftritt.
user207421
@EJP Am Ende dieser Frage beziehe ich mich auf P = I²R, was einer Potenz entspricht, die dem Quadrat des Widerstands aus der Zeit der Strömung entspricht. E steht typischerweise für elektromotorische Kraft, die der Spannung entspricht. Ich bin mir nicht sicher, wie deine Formel lautet, wenn sie nicht auch Kraft ist.
JYelton
@Jyelton Mein Fehler, ich hätte P. verwenden sollen . Es ist immer noch die Antwort auf Ihre Frage.
user207421

Antworten:

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Die Nennstromstärke einer Sicherung gibt den minimalen Dauerstrom an, bei dem die Sicherung auslöst. Eine 1A-Sicherung benötigt 1A für eine sehr lange Zeit, ohne durchzubrennen. Wenn die Sicherung Wärme in die Leiterplatte abgeben kann oder Luft darüber strömt, wird sie möglicherweise nie mit 1A durchgebrannt.

Der kritische Parameter ist die Bewertung, die Ihnen eine Vorstellung von der Energie (Leistung und Zeit) gibt, die zum Ausblasen erforderlich ist. (Denken Sie daran, dass Sicherungen wirklich dazu gedacht sind, Stromkreise bei katastrophalen Ausfällen zu schützen.)ich2t

Es ist von entscheidender Bedeutung, Werte zuzuordnen , da, wenn Sie eine flinke Sicherung durch eine träge ersetzen, auch wenn beide 1A sagen, es radikal unterschiedliche Energieniveaus erfordert, um sie tatsächlich zu durchbrennen.ich2t

Wenn die Sicherung intakt ist, liegt nur ein Spannungsabfall von . Dieser Abfall wird nicht annähernd der Nennspannung der Sicherung entsprechen (ansonsten wirkt er wie ein großer Widerstand und begrenzt die Energie, die Ihrem Stromkreis zur Verfügung steht.) Sobald die Sicherung durchbrennt, kommt die Nennspannung ins Spiel, die angibt, wie viel Spannung anliegt Potenzial, dem die offene Sicherung standhalten kann, ohne den gefährdeten Lastkreis zu überschlagen und wieder zu aktivieren.ichR

Adam Lawrence
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Der Abfall (Spannung) ist IR, nicht IIR.
Gbarry
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@gbarry: Vergiss meine erste Antwort, ich war zu schnell. Er spricht in der Tat vom Spannungsabfall, nicht vom Stromausfall. Ich habe die Antwort bearbeitet.
Rev1.0
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Es gibt bereits einige ausgezeichnete Antworten auf diese Frage, aber ich würde die Antwort etwas anders angehen. Betrachten Sie die Schaltung unten.

Bildbeschreibung hier eingeben

Im normalen Betrieb (dh die Sicherung ist nicht durchgebrannt) ist V f I L * R, wobei R der inhärente Sicherungswiderstand ist. Der Strom I L fließt sowohl durch die Sicherung als auch durch die Last. Die Spannung über der Last ist V L = V B - V f , wobei V B >> V f . Der größte Teil der Spannung wird von der Last und nur ein kleiner Teil von der Sicherung abgefallen.

Wie von anderen erwähnt, ist die in der Sicherung verbrauchte Leistung I L 2 R. Bei einer gewissen Verlustleistung löst die Sicherung aus. Beim Öffnen der Sicherung bildet sich ein Lichtbogen, der mehr Sicherungsmaterial abbrennt. Während dieses Prozesses ist V f zunächst I L * R (wie oben definiert), wird jedoch V B, wenn I L auf Null fällt und die Sicherung vollständig geöffnet wird. Am Ende des Löschereignisses erscheint V B vollständig über V f und der Stromfluss stoppt vollständig.

Die Nennspannung (und die AC / DC-Spezifikation) der Sicherung wird erst nach dem Öffnen der Sicherung wirksam. Eine Sicherung mit unzureichender Nennspannung kann den entstehenden Lichtbogen möglicherweise nicht löschen, was zu einem schnellen Ausfall der Sicherung führt. In ähnlicher Weise hängt eine Sicherung oder ein Leistungsschalter, der für die Verwendung mit Wechselstrom ausgelegt ist, wahrscheinlich von einem Nulldurchgang ab, um den Lichtbogen zu löschen, wobei Gleichstromsicherungen (insbesondere Hochspannungs-Gleichstromsicherungen) häufig dicht mit Sand oder anderem Lichtbogenlöschmaterial gepackt sind, um dies zu erreichen Verhindern Sie, dass die im Lichtbogen (theoretisch bis zu V B * I L ) abgegebene Leistung die Sicherung katastrophal zerstört, und stellen Sie sicher, dass kein Strom über einen kontinuierlichen Lichtbogen weiter fließt (dh die Sicherung löst aus, der Strom fließt jedoch weiterhin über Plasma zwischen den Sicherungen Interna).

Wenn die Sicherung niemals durchbrennt, spielt die Nennspannung der Sicherung keine Rolle. In dem Moment, in dem es durchbrennt, spielt die Stromstärke keine Rolle mehr und Sie werden schnell wissen, ob Sie die geeignete Spannungssicherung für Ihre Anwendung ausgewählt haben.

HikeOnPast
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Dies ist eine sehr gut geschriebene, klare Antwort. Vielen Dank.
JYelton
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Nicht nur, um den Strom daran zu hindern, die Sicherung katastrophal zu zerstören, sondern auch, um den Strom zu stoppen. Es wäre nicht unvorstellbar, dass eine Sicherung, die mit Gleichstrom betrieben und über ihre Nennleistung hinaus verwendet wurde, mit einem darüber liegenden Lichtbogen vollkommen glücklich sitzt, die durch den Lichtbogen erzeugte Wärme vollkommen glücklich ableitet, aber nicht viel zur Erreichung seines Entwurfsziels beiträgt Stromfluss stoppen.
Supercat
@supercat, danke für den Hinweis auf diese Auslassung; Du hast absolut recht. Ich habe meinen Beitrag so bearbeitet, dass er vollständiger ist.
HikeOnPast
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Die Sicherung "sieht" weitgehend nur ihre eigene Umgebung. Der Sicherungsdraht schmilzt, wenn der Netto-Wärmeeintrag ausreicht, um einen ausreichenden Temperaturanstieg zu verursachen, um den Draht oder ein anderes schmelzbares Element zum Schmelzen zu bringen.

Um eine lokale Energiedissipation zu erhalten, benötigen Sie einen Spannungsabfall an der Sicherung.
Potenz = I ^ 2 x R = V ^ 2 / R = V x I
Alle diese sind hier äquivalent.
Der erste bezieht sich auf den Strom und den Sicherungswiderstand.
Der zweite bezieht sich auf den Spannungsabfall an der Sicherung und den Sicherungswiderstand.
Der dritte bezieht sich auf den Spannungsabfall über der Sicherung x Strom.

Der Netto-Wärmeeintrag ist die Energie, die verbraucht wird - Energie, die pro Zeit abgestrahlt wird.

Hier ist eine Sicherungssuchmaschine . Spezifische Parameter (hauptsächlich Schmelzstrom hier) suchen nach Sicherungen. Widerstandswert ablesen. Einige Beispiele hier

Zwei Beispiele:

100 mA: A FRS-R-1/10 600 V 0,1 A Mersen-Klasse RK5 600 V Die Zeitverzögerung hat einen Widerstand von etwa 90 Milliohm. V = IR = 0,1 × 0,09 ~ = 10 mV!
Leistung = I ^ 2 x R = ~ 1 mW !!!

10 A: A 9F57CAA010 10 Ein Mersen-Ölsicherungs-Sicherungseinsatz hat einen Widerstand von etwa 10 Milli-Ohm.
Spannungsabfall = IR = 10 x 0,010 = 0,1 V
Leistung = I ^ 2 R = 10 ^ 2 x 0,01 = 1 Watt!

Russell McMahon
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Wenn eine Sicherung durchbrennt, wird ein (teilweise recht großer) Strom unterbrochen. Die Sicherung geht nicht sofort von "normal" auf "vollständig durchgebrannt" über - der Draht erwärmt sich und schmilzt, wodurch eine kurze Unterbrechung entsteht, die sich ausdehnt, weil der Draht nicht sofort abkühlt. Wenn die Unterbrechung klein ist, können Sie einen Lichtbogen erhalten (insbesondere wenn die Last induktiv ist), der kurz danach erlischt, weil 1) der Momentanstrom Null erreicht (da dies Wechselstrom ist) und zu dem Zeitpunkt, zu dem die Spannung wieder auf die Spitze zurückkehrt, Der Spalt ist groß genug für einen Bogen.

Je höher die Spannung, desto größer muss der Spalt sein. Die Verwendung einer Sicherung mit höherer Spannung ist jedoch kein Problem.

Stellen Sie sich vor, Sie verwenden eine kleine 250-V-Sicherung mit z. B. 10 kV, die sich über die gesamte Sicherung erstreckt.

Was die Leistung anbelangt, bei der die Sicherung durchbrennt, ist sie im Vergleich zur Leistung des Systems winzig, impliziert jedoch eine Begrenzung, wie niedrig die Spannung des Systems sein kann. Wenn die Sicherung einen Widerstand von 0,237 Ohm und einen Strom von 1 A hat, fällt sie auf 0,237 V ab. Wenn Ihr System also mit einer ähnlichen Spannung betrieben wird, treten Probleme auf.

Pentium100
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Ich kenne den Grund für die Nennspannung. In einem anderen Forum hat jemand einen Kommentar abgegeben, der in Bezug auf Sicherungen nur die Stromstärke und nicht die Leistung / Leistung betrifft. das klingt töricht.
JYelton
Wenn ich weiter darüber nachdenke, ist mein Fragentitel vielleicht irreführend. Es könnte besser gesagt werden als: "Warum brennt eine 1A-Sicherung bei 1A durch, unabhängig von einer Spannung unterhalb ihrer Nennspannung?"
JYelton
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Die Sicherung löst bei 1A aus, weil der Draht genug Strom verbraucht (wie Sie wissen, P = I I R), um sich zu erwärmen und zu schmelzen. Die Nennspannung gilt nur für die Effekte, nachdem der Draht geschmolzen ist.
Pentium100,
Informationen
Das Niederspannungsszenario kann manchmal ein Problem mit sich selbst zurücksetzenden Sicherungen sein. Der Widerstand einer typischen selbstrücksetzenden Sicherung ändert sich stark mit der Temperatur. Die Leistung, die erforderlich ist, um die Sicherung auf ihrer aktuellen Temperatur zu halten, ist ungefähr gleich, wenn der Widerstand zehn Ohm beträgt, als wenn er zehn Megabyte beträgt. Die Sicherung kann als eine Vorrichtung modelliert werden, die eine gleichmäßige Energiemenge aufnimmt. Normalerweise erhöht sich mit zunehmendem Widerstand der Spannungsabfall an der Sicherung. Dies erhöht wiederum die Leistung und damit die Temperatur und den Widerstand für einen gegebenen Laststrom.
Supercat
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Eine einfache Antwort ist, dass sich bewegende Elektronen spannungsunabhängig Wärme erzeugen. Die Spannung spielt bei dieser Wärmeerzeugung keine Rolle, sie ist unabhängig von der Spannung gleich. Ein Verstärker erzeugt die gleiche Wärmemenge, da die Elektronen durch die Luft reiben. Ein Ampere Gleichstrom entspricht also der gleichen Wärmemenge wie ein Ampere Effektivwert.

Wahrheit Opossum
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Diese Antwort ist etwas verwirrend. Bei der Erzeugung von Wärme spielt die Spannung eine Rolle, da durch die Spannung die durch einen festen Widerstand fließende Strommenge festgelegt wird.
Stephen Collings
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1 A Gleichstrom erzeugt immer noch die gleiche Wärmemenge wie 1 A Wechselstrom. 1 Ampere Wechselstrom erzeugt unabhängig von der Spannung die gleiche Wärmemenge. Verwechseln Sie Wärme nicht mit Stromverbrauch, der in den Bereich des Spannungsabfalls fallen würde, z. B. über eine Last, ob die Last absichtlich ist oder nicht, wie z

user33372
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