Vrste osigurača

Svaki električni sustav radi na ravnoteži isporučene i potrošene energije. Kada se napon primjenjuje na električni krug, on se primjenjuje na određeni otpor u krugu. Uslijed toga, temeljem Ohmovog zakona, nastaje struja uslijed čijeg djelovanja se obavlja rad.

U slučaju nedostataka izolacije, pogrešaka u montaži, hitnog načina rada, otpor električnog kruga postupno se smanjuje ili naglo pada. To dovodi do odgovarajućeg povećanja struje, koja, kada prekorači nazivnu vrijednost, uzrokuje štetu na opremi i ljudima.

Sigurnosna pitanja uvijek su bila i bit će relevantna pri korištenju električne energije. Stoga se posebna pažnja stalno posvećuje zaštitnim uređajima. Prvi takvi dizajni, nazvani osigurači, i danas se široko koriste.

Električni osigurač je dio radnog kruga, izrezan je na dijelu žice za napajanje, mora pouzdano izdržati radno opterećenje i zaštititi krug od pojave prekomjernih struja.Ova funkcija je temelj klasifikacije nazivne struje.

Prema primijenjenom principu rada i načinu prekida strujnog kruga, svi osigurači se dijele u 4 skupine:

1. s topljivim uloškom;

2. elektromehanički dizajn;

3. Na temelju elektroničkih komponenti;

4. modeli samoiscjeljivanja s nelinearnim reverzibilnim svojstvima nakon djelovanja prekostruje.

Hot link

Osigurači ovog dizajna uključuju vodljivi element koji se pod djelovanjem struje veće od nominalne postavljene vrijednosti topi od pregrijavanja i isparava. Ovo uklanja napon iz kruga i štiti ga.

Topljivi umeci mogu biti izrađeni od metala poput bakra, olova, željeza, cinka ili nekih legura koje imaju koeficijent toplinskog rastezanja koji osigurava zaštitna svojstva električne opreme.

Karakteristike grijanja i hlađenja žica za električnu opremu u stacionarnim uvjetima rada prikazane su na slici.

Rad osigurača pri proračunskom opterećenju osigurava se stvaranjem pouzdane temperaturne ravnoteže između topline koja se oslobađa na metalu prolaskom radne električne struje kroz njega i uklanjanja topline u okolinu zbog rasipanja.

U slučaju hitnih režima, ova ravnoteža se brzo poremeti.

Metalni dio osigurača pri zagrijavanju povećava vrijednost svog aktivnog otpora. To rezultira većim zagrijavanjem jer je proizvedena toplina izravno proporcionalna vrijednosti I2R. Istodobno se ponovno povećava otpor i stvaranje topline. Proces se odvija poput lavine sve dok ne dođe do taljenja, vrenja i mehaničkog uništenja fitilja.

Kada se strujni krug prekine, unutar osigurača nastaje električni luk. Do trenutka potpunog nestanka kroz njega prolazi struja opasna po instalaciju, koja se mijenja prema karakteristici prikazanoj na slici ispod.

Glavni radni parametar osigurača je njegova karakteristična struja tijekom vremena, koja određuje ovisnost umnoška struje u nuždi (u odnosu na nominalnu vrijednost) o vremenu odziva.

Kako bi se ubrzao rad osigurača pri niskim stopama hitnih struja, koriste se posebne tehnike:

• stvaranje varijabilnih oblika poprečnog presjeka s područjima smanjene površine;

• koristeći metalurški učinak.

Promjena kartice

Kako se ploče sužavaju, otpor se povećava i stvara se više topline. U normalnom radu ova energija ima vremena ravnomjerno se rasporediti po cijeloj površini, au slučaju preopterećenja stvaraju se kritične zone na uskim mjestima. Njihova temperatura brzo dostiže stanje u kojem se metal topi i prekida električni krug.

Da bi se povećala brzina, ploče se izrađuju od tanke folije i koriste se u nekoliko paralelno povezanih slojeva. Spaljivanje svakog područja jednog od slojeva ubrzava zaštitnu operaciju.

Princip metalurškog učinka

Temelji se na svojstvu određenih metala s niskim talištem, na primjer olova ili kositra, da otapaju vatrostalniji bakar, srebro i određene legure u svojoj strukturi.

Da biste to učinili, kapi kositra se nanose na nasukane žice od kojih je izrađena topljiva veza.Na dopuštenoj temperaturi metala žica, ovi dodaci ne stvaraju nikakav učinak, ali u hitnom načinu brzo se tope, otapaju dio osnovnog metala i osiguravaju ubrzanje rada osigurača.

Učinkovitost ove metode očituje se samo na tankim žicama i značajno se smanjuje s povećanjem njihovog poprečnog presjeka.

Glavni nedostatak osigurača je taj što se, kada se aktivira, mora ručno zamijeniti novim. To zahtijeva održavanje njihovih zaliha.

Elektromehanički osigurači

Načelo urezivanja zaštitnog uređaja u opskrbnu žicu i osiguravanje njegovog kidanja kako bi se oslobodio napona omogućuje klasificiranje elektromehaničkih proizvoda stvorenih za to kao osigurača. Međutim, većina električara ih svrstava u zasebnu klasu i naziva ih prekidači ili skraćeno automatski strojevi.

Tijekom njihovog rada, poseban senzor stalno prati vrijednost prolazne struje. Nakon postizanja kritične vrijednosti, upravljački signal se šalje pogonu - napunjena opruga iz toplinskog ili magnetskog otpuštanja.

Osigurači elektroničkih komponenti

U ovim izvedbama funkciju zaštite električnog kruga preuzimaju beskontaktne elektroničke sklopke temeljene na energetskim poluvodičkim elementima dioda, tranzistora ili tiristora.

Oni se nazivaju elektronički osigurači (EP) ili strujni upravljački i sklopni moduli (MKKT).

Kao primjer, slika prikazuje blok dijagram koji prikazuje princip rada tranzistorskog osigurača.

Upravljački krug takvog osigurača uklanja signal izmjerene vrijednosti struje iz otpornog šanta.Modificiran je i primijenjen na ulazu izoliranih poluvodičkih vrata Tranzistor s efektom polja tipa MOSFET. 

Kada struja kroz osigurač počne prelaziti dopuštenu vrijednost, vrata se zatvaraju i opterećenje se isključuje. U tom slučaju, osigurač se prebacuje u način samozaključavanja.

Ako se u krugu koristi mnogo videonadzora, postaje teško odrediti pregorjeli osigurač. Radi lakšeg pronalaženja uvedena je signalna funkcija "Alarm" koja se može detektirati bljeskom LED diode ili aktiviranjem čvrstog ili elektromehaničkog releja.

Takvi elektronički osigurači brzo djeluju, vrijeme odziva im ne prelazi 30 milisekundi.

Gore razmotrena shema smatra se jednostavnom, može se značajno proširiti novim dodatnim funkcijama:

• kontinuirano praćenje struje u krugu opterećenja s formiranjem naredbi za isključivanje kada struja prelazi 30% nazivne vrijednosti;

• isključivanje štićene zone u slučaju kratkih spojeva ili preopterećenja sa signalom kada struja u opterećenju poraste iznad 10% podešene postavke;

• zaštita elementa snage tranzistora u slučaju temperatura iznad 100 stupnjeva.

Za takve sheme korišteni ICKT moduli podijeljeni su u 4 skupine vremena odziva. Najbrži uređaji klasificirani su kao klasa «0». Prekidaju struje koje premašuju postavku za 50% do 5 ms, za 300% u 1,5 ms, za 400% u 10 μs.

Samoizlječivi osigurači

Ovi se zaštitni uređaji razlikuju od osigurača po tome što nakon isključivanja opterećenja u nuždi zadržavaju svoju operativnost za daljnju ponovljenu uporabu.Zbog toga su nazvani samoizlječivima.

Dizajn se temelji na polimernim materijalima s pozitivnim temperaturnim koeficijentom električnog otpora. Oni imaju strukturu kristalne rešetke pod normalnim, normalnim uvjetima i naglo prelaze u amorfno stanje kada se zagrijavaju.

Karakteristika okidanja takvog osigurača obično se daje kao logaritam otpora prema temperaturi materijala.

Kad polimer ima kristalnu rešetku, dobro je, poput metala, provoditi struju. U amorfnom stanju, vodljivost je značajno smanjena, što osigurava da se opterećenje isključi kada dođe do abnormalnog načina rada.

Takvi se osigurači koriste u zaštitnim uređajima kako bi se uklonila pojava opetovanih preopterećenja kada je zamjena osigurača ili ručna radnja operatera teška. To je područje automatskih elektroničkih uređaja koji se široko koriste u računalnoj tehnologiji, mobilnim napravama, mjernoj i medicinskoj tehnologiji i vozilima.

Na pouzdan rad samoresetirajućih osigurača utječe temperatura okoline i količina struje koja kroz njih teče. Da bi se moglo računati, uvedeni su tehnički uvjeti:

• struja prijenosa, definirana kao maksimalna vrijednost na temperaturi od +23 stupnja Celzijusa, koja ne pokreće uređaj;

• radna struja, kao minimalna vrijednost koja pri istoj temperaturi dovodi do prijelaza polimera u amorfno stanje;

• najveća vrijednost primijenjenog radnog napona;

• vrijeme odziva, mjereno od trenutka kada se pojavi hitna struja do isključivanja opterećenja;

• disipacija snage, koja određuje sposobnost osigurača na +23 stupnja za prijenos topline u okolinu;

• početni otpor prije spajanja na posao;

• otpor doseže 1 sat nakon završetka operacije.

Samoizlječivi zaštitnici imaju:

• male veličine;

• brzi odgovor;

• Stabilan posao;

• kombinirana zaštita uređaja od preopterećenja i pregrijavanja;

• nema potrebe za održavanjem.

Varijante dizajna osigurača

Ovisno o zadacima, osigurači se stvaraju za rad u krugovima:

• industrijske instalacije;

• kućanski električni uređaji za opću uporabu.

Budući da rade u krugovima s različitim naponima, kućišta su proizvedena s posebnim dielektričnim svojstvima. Prema ovom principu, osigurači su podijeljeni u strukture koje rade:

• s uređajima niskog napona;

• u krugovima do i uključujući 1000 volti;

• u strujnim krugovima industrijske opreme visokog napona.

Posebne izvedbe uključuju osigurače:

• Eksplozivno;

• perforiran;

• s gašenjem luka kada se krug otvori u uskim kanalima sitnozrnatih punila ili stvaranjem autoplina ili eksplozije tekućine;

• za vozila.

Ograničena struja kvara osigurača može varirati od frakcija ampera do kiloampera.

Ponekad električari, umjesto osigurača, postavljaju kalibriranu žicu u kućište. Ova metoda se ne preporučuje, jer čak i uz točan odabir poprečnog presjeka, električni otpor žice može se razlikovati od preporučenog zbog svojstava samog metala ili legure. Takav osigurač sigurno neće raditi.

Još veća greška je slučajno korištenje kućnih "buba".Oni su najčešći uzrok nesreća i požara na električnim instalacijama.