Wie erfahre ich, ob eine Sicherung ordnungsgemäß funktioniert?

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Ich möchte wissen, welche Art von periodischem Test wir verwenden, um zu testen, ob eine strombegrenzende Sicherung normal geöffnet wird, und um einen elektronischen Schaltkreis (ein Batterieladegerät) zu schützen, wenn ein Fehler auftritt (Kurzschluss oder Überstrom). Angenommen, ich habe eine Sicherung, die 5 A Strom unterstützt, und wenn der Strom über diesem Wert liegt, werden die Batteriezellen beschädigt (Entlüftung). Wenn die Sicherung, die der letzte Ausweg in meinem Schutzschema ist, nicht auslöst (klemmt), wird mein Stromkreis beschädigt.

Mit welchem periodischen Test können wir sicherstellen, dass die Sicherung im Falle eines Kurzschlusses sicher ausfällt oder der Strom über dem Maximalwert liegt (5A in diesem Beispiel)?

safety power-electronics fuses

— R Djorane
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Es ist sehr schwierig, Sicherungen richtig zu testen, da nicht nur der Sicherungsstrom wichtig ist, sondern auch die Änderungsrate des Stroms durch die Sicherung und die Umgebungstemperatur eine sehr große Rolle dabei spielen, wie lange es dauert, bis die Sicherung durchbrennt. Das bestimmt natürlich, wie lange Ihr Widget Überstrom ausgesetzt ist und ob es die Sicherung schützt. Was genau möchten Sie testen? Damit Sie wissen, was Sie

— EM Fields

Sie erzählen uns nicht einige Dinge, die bei der Auswahl der Sicherungen eine Rolle spielen ... (Wenn Sie einen Profi-Text über Sicherungen lesen, wie Wright und Newbery Electric Fuses , 3. Aufl.) Worin besteht das wertvolle / teure Zeug? Ihre Schaltung, die Sie schützen möchten? Halbleiter? Kondensatoren? Transformer? Motoren? Es stellt sich heraus, dass all diese geringfügig unterschiedliche Auswahlkriterien für ihre Schutzsicherungen haben. Über welche Spannungen sprechen wir außerdem? Wechselstrom oder Gleichstrom? Auch das ist wichtig!

— Fizz

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"Schade, dass die arme Sicherung ... wenn sie ihren Job macht, sagen wir, dass sie versagt hat" (ein ehemaliger BBC-Ingenieur)

— Brian Drummond

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In industriellen Anwendungen wird die Sicherung zunächst ausgewählt (maximal zulässige Größe), basierend auf der Größe der Verkabelung zum Gerät (Verkabelungscodes) und den Anforderungen des Geräts (die das Ergebnis von Tests unter Fehlerbedingungen sein können). Einige Tests erforderten tatsächlich "eine nicht erneuerbare Sicherung, die mindestens 12 Sekunden lang den doppelten Nennstrom leitet". Aus diesen und anderen Gesprächen habe ich gelernt, Sicherungen nur dann als Schutz für Kabel und Steckverbinder zu behandeln, wenn Sie sich für eine Halbleitersicherung entscheiden.

— Löffel

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Für den Schutz von Halbleitern vor Fehlern ist der

Wert der Sicherung sehr wichtig. Siehe zum Beispiel diesen Leitfaden von Schurter .

I^{2} t

$I^2t$

— Spehro Pefhany

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Ich denke, Sie verstehen vielleicht falsch, wie sich eine Sicherung verhält.

Eine Sicherung löst nicht sofort aus, wenn Strom auf die trifft Ampere Rating. Es gibt ein Minimum Opening Timebei 100% der Ampere-Nennleistung und es gibt auch eine maximale Öffnungszeit bei höheren Strömen wie 200% oder 1000% der Ampere-Nennleistung.

In einem Littelfuse 0251005.NRT1L (Datenblatt http://www.littelfuse.com/~/media/electronics/datasheets/fuses/littelfuse_fuse_251_253_datasheet.pdf.pdf ) ist beispielsweise Folgendes aufgeführt:

100% der Amperezahl: Öffnungszeit 4 Stunden min
275% der Amperezahl: Öffnungszeit 300 ms max
400% der Amperezahl: Öffnungszeit 30 ms max
1000% der Amperezahl: Öffnungszeit 4 ms max

Diese 5-A-Sicherung mit 5 A fließendem Strom löst garantiert mindestens 4 Stunden lang NICHT aus . Wenn der Strom jedoch 13,75 A überschreitet, wird garantiert, dass diese Sicherung innerhalb von 300 ms auslöst. Wenn der Strom 50 A erreicht, öffnet die Sicherung sehr schnell. Wenn der Strom jedoch nur 10 A beträgt, wird die Sicherung nicht sofort geöffnet.

Wenn Sie stattdessen eine Sicherung mit einer Nennleistung von 2A Ampere verwenden, beträgt der Wert von 275% der Nennleistung 5,5 A, was näher an dem liegt, was Sie in Ihrem Beispiel wünschen. Wenn Ihre Anwendung jedoch in der Regel mehr als 2 Ampere verbraucht, brennt manchmal die 2A-Sicherung durch. Vor allem, wenn das Gerät längere Zeit eingeschaltet bleibt.

Sicherungen haben einfach keinen sehr genau kontrollierten "Open Fail" Strom. Sie sind Einmalprodukte. Sobald eine Sicherung bis zum Öffnen getestet wurde, wird diese dauerhaft zerstört. Die statistische Prozesskontrolle ist daher der einzige praktische Weg, um sicherzustellen, dass die Sicherungen wahrscheinlich funktionieren.

Sie könnten die gleiche Art von Tests durchführen. Wenn Sie eine Charge von 500 Geräten bauen, kaufen Sie eine Rolle mit 5000 Sicherungen. (Wieder gehe ich von einer Picofuse aus, die axial bedrahteten 1/4-Watt-Widerständen ähnelt. Glasröhrensicherungen werden nicht mit Klebeband und Spule geliefert.) Wenn Sie diese große Menge an Sicherungen erhalten, ziehen Sie möglicherweise zufällig einige Proben heraus 100 Sicherungen. Test unter zwei verschiedenen Bedingungen: - muss den Strom für xx Zeit unter 100% Ampere halten - muss immer innerhalb von xx Zeit bei einem Teststrom von 275% Ampere öffnen (dies ist der zerstörerische Teil des Tests)

Je mehr Sicherungen Sie testen, desto ähnlicher wird das getestete Muster den nicht getesteten Sicherungen und desto sicherer können Sie davon ausgehen, dass die Sicherungen wie angegeben funktionieren. Aber je mehr Zeit und Geld Sie investieren, um den Mülleimer mit gebrauchten Sicherungen zu füllen.

Ein weiterer Nachteil ist, dass der Distributor möglicherweise keine Rücksendungen einer Teilspule akzeptiert, wenn Sie aus Ihren Tests den Schluss ziehen, dass diese bestimmte Sicherungsspule nicht Ihren Standards entspricht. Sie haben also 1400 US-Dollar verloren.

— MarkU
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Zum Schutz eines Stromkreises vor Überstrom kann keine Sicherung verwendet werden. Wenn Ihre Schaltung einen zu hohen Strom verbraucht (von einer Spannungsversorgung, die voraussichtlich verarbeitet wird), ist sie bereits fehlerhaft.

Eine Sicherung verhindert (normalerweise) einen Brand, indem sie verhindert, dass Zuleitungen über einen zu langen Zeitraum zu viel Strom aufnehmen und schmelzen. Die Auswirkungen von Kabelschmelzen sind natürlich viel schwerwiegender und können zu Stromschlägen und noch größeren Bränden führen. Sicherungen schützen ein elektronisches Teil nicht vor einem Ausfall.

Wenn Sie einen Überspannungsschutz wünschen, ist dies eine andere Geschichte, und eine Sicherung in Verbindung mit einer Zenerdiode (oder einer Crowbar-Schaltung) kann dies tun.

Sie müssen sich daran erinnern, dass eine Sicherung mit 5 Ampere diesen Strom auf unbestimmte Zeit führt.

Bildbeschreibung hier eingeben

Wenn Sie sich die Kurven über der 6A-Sicherung ansehen, kann es sein, dass die Sicherung bei 36 Ampere in 0,1 Sekunden "ausfällt" oder dass 5 Sekunden benötigt werden, um bei 17 Ampere "auszufallen". Dies bedeutet, dass eine Sicherung keinen Strom begrenzt - sie schützt thermisch.

— Andy aka
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"Sicherungen schützen ein elektronisches Teil nicht vor einem Ausfall." ist nicht unbedingt wahr, wenn man bedenkt, dass eine Sicherung zwischen dem Ausgang eines Audioverstärkers und einem Lautsprecher durchaus verhindern kann, dass der magische Rauch entweicht, während er seinen eigenen opfert.

— EM Fields

@EMFields - Die Sicherung schützt nicht vor einem augenblicklichen Stromüberlastungsfehler der Transistoren, wohl aber vor einer durchschnittlichen Leistungsüberlastung. In Ihrem Beispiel "schützt" die Sicherung die Upstream-Komponenten (und nicht die Downstream-Komponenten). In der Operation wird davon gesprochen, dass die Sicherung der "letzte Ausweg" ist Stromkreis, den er schützen möchte. Ich gehe davon aus, dass die Sicherung in Ihrem Beispiel den Lautsprecher schützen würde, sollte ein Transistor kurzgeschlossen werden. Vielleicht könnte der op klarstellen?

— Andy aka

"Eine Sicherung kann keinen Stromkreis vor Überstrom schützen." Dies ist leider offensichtlich falsch, wenn Sie einen professionellen Text wie Wright and Newbery, Electric Fuses , 3rd ed lesen . Sicherungen bieten reichlich Überstromschutz, wenn sie richtig ausgewählt werden. Dies wird jedoch (wie Sie richtig sagen) nicht durch die Verwendung einer X-Amp-Sicherung erreicht. Meistens liegt das Joule-Integral (I ^ 2t) der Sicherung unter dem, was das Gerät handhaben kann. Je nach Gerät wird es dann kompliziert.

— Fizz

@RespawnedFluff Ich spreche von sofortigem Überstrom. Inwiefern ist das, was ich gesagt habe, offensichtlich falsch? Sie scheinen mir dann zuzustimmen, dass es Joule-Sekunden sind, vor denen eine Sicherung schützt. Was genau sagst du? Vielleicht gibt es einen Link zu dem Dokument, das Sie erwähnen?

— Andy aka

Ein augenblicklicher Überstrom (für eine absurd kleine Zeitspanne) wird ein Gerät nicht zerstören, sondern nur das Joule-Integral. Genau das gleiche, was die Sicherung zerstört. Wie schlagen Sie vor, dass eine Sicherung Brände verhindert, wenn der Strom durch nichts auf sinnvolle Weise begrenzt wird? Ein Stromkreis darf auch nicht zu 100% fehlerhaft sein. Möglicherweise ist eine Komponente ausgefallen oder es ist sogar ein Benutzerfehler aufgetreten. Das Begrenzen der Energie, die in einem solchen Fall in den Stromkreis geleitet wird, kann einige seiner anderen Komponenten einsparen. Zumindest sagt mir das das Sicherungsbuch.

— Fizz

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Dies ist keine direkte Antwort auf die Frage, aber die meisten anderen Antworten hier enthalten auch keine mehr oder weniger korrekten Informationen zu Sicherungen im Allgemeinen und zum Schutz, den sie möglicherweise bieten oder nicht Ausrüstung. Hier ist der allgemeine Rat von Wright und Newbery's Electric Fuses , 3. Aufl., S. 139, bevor es auf Besonderheiten ankommt, Besonderheiten, die vom geschützten Gerät abhängen.

Erstens sollte der minimale Sicherungsstrom der Sicherung geringfügig unter dem Strom liegen, den die Kabel und das Gerät durchgehend führen können.

Das Gerät ist normalerweise für begrenzte Zeiträume überlastbar, und die Sicherung sollte bei diesen Strompegeln in Zeiten betrieben werden, die etwas kürzer sind als die entsprechenden Gerätezeiten. [Dies bezieht sich auf das Joule-Integral, wie sich später herausstellt.]

Höhere Ströme können aufgrund von Fehlern im Gerät fließen. Unter diesen Umständen besteht die Hauptanforderung darin, Folgeschäden am Rest des Stromkreises zu vermeiden.

Sobald wir mehr Details aus dem OP über die 5A-Anforderung hinaus erfahren, die im Grunde nur die Anforderung des ersten Absatzes des Zitats erfüllt, können wir mehr sagen.

Wenn Sie mehr aus dem Buch brauchen:

Die IEC TR 61818, ein Anwendungsleitfaden für Niederspannungssicherungen, fasst die Vorteile von Strombegrenzungssicherungen zusammen, und es erscheint angebracht, den Leser auf diese Vorteile aufmerksam zu machen. Viele dieser Vorteile gelten auch für Hochspannungs- und [...] Miniatursicherungen. • Kostengünstiger Schutz: Die kompakte Größe bietet einen kostengünstigen Überstromschutz bei hohen Kurzschlüssen. • Keine Beschädigung für Schutzart 2 gemäß IEC 60947-4-1 und IEC 60947-4-2. Durch die Begrenzung der Kurzschlussenergie und der Spitzenströme auf extrem niedrige Werte eignen sich Sicherungen besonders für den Schutz des Typs 2, ohne die Bauteile in den Motorkreisen zu beschädigen.

Es scheint also, dass Sicherungen einen Überstromschutz bieten, zumindest in dem Sinne, dass Sicherungsexperten diesen Begriff verwenden ...

— Fizz
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Ok, wer auch immer dies ablehnte, es würde sicherlich helfen zu erklären, womit Sie nicht einverstanden sind.

— Fizz

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Ich gehe davon aus, dass Sie eine Sicherung und keinen Leistungsschalter meinen. Sobald die Sicherung durchgebrannt ist, müssen Sie sie ersetzen.

Eine Sicherung besteht aus einem Leiter aus einem speziellen Material, der schmilzt, wenn eine bestimmte Strommenge durch ihn fließt. Abgesehen davon sind die Sicherungen äußerst zuverlässig. Sie sind beigefügt, um unerwünschte Reaktionen mit der Umwelt zu vermeiden.

Das einzige, was mit einer Sicherung schief gehen kann, ist ein Spannungsbogen. Sicherungen haben eine maximale Nennspannung und können bei Überschreitung einen Lichtbogen über der Sicherung verursachen, der höchstwahrscheinlich die Elektronik beschädigt.

Wenn Sie die Nennspannung überprüfen und wissen, dass Sie die richtige maximale Stromsicherung haben, würde ich Ihnen nicht empfehlen, sie überhaupt zu testen.

Wenn Sie es jedoch testen möchten, können Sie die Sicherung entfernen und ein Netzteil anschließen. Dies führt zu einem Kurzschluss und sollte die Sicherung durchbrennen.

— Addison
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Das OP verlangte keinen Test zur Zerstörung, bei dem keine Daten erhoben wurden. -1

— EM Fields

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Eigentlich bin ich gespannt, wie Sie eine normale, schmelzbare Sicherung testen würden, ohne sie tatsächlich zu zerstören. Man sollte natürlich zusätzlich den Stromtransienten messen (oder besser auf einem Oszilloskop mit Speicher etc. aufzeichnen), während man bläst. Die Antwort könnte sicherlich verbessert werden, aber es sei denn, es gibt eine dramatisch andere Methode ... wie die Sicherstellung, dass die getestete Sicherung wiederverwendet werden kann ... Ich bin nicht davon überzeugt, dass Addison die Ablehnung verdient.

— Fizz

@RespawnedFluff: Dann stimme Addison zu, markiere meinen Kommentar und verbessere die Antwort.

— EM Fields

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Der Test, den Sie in regelmäßigen Abständen durchführen können, um zu beweisen, dass Ihr Stromkreis bis zu 5 A überlebt, kann auf folgende Weise durchgeführt werden.

Entfernen Sie die eigentliche Sicherung aus dem Sicherungshalter des zu prüfenden Produkts.
Ersetzen Sie die Sicherung durch eine Zweidrahtverbindung, die zu einer speziellen Testvorrichtung führt. Dies könnte eine Anschlussvorrichtung in Form einer Sicherung sein, bei der die beiden Drähte an die Enden gelötet und dann in den Sicherungshalter eingesteckt werden.
Die spezielle Testvorrichtung ist eine Sache, die Sie bauen würden, um den Strom durch die zwei Drähte zu erfassen. Die beiden Drähte verlaufen durch einen kleinen Stromerfassungswiderstand und ein Paar Relaiskontakte, die normalerweise geschlossen sind. Wenn die Prüfvorrichtung einen Strom von 5 A erfasst, öffnet sie das Relais und rastet in diesem Zustand ein, bis eine Taste gedrückt wird, um die Prüfvorrichtung für den nächsten Test vorzubereiten.
Ein anderer Teil der Prüfvorrichtung ist auf die richtige Weise (spezifisch für Ihr Produkt) konstruiert, die entweder Strom von 0 A bis maximal MAX-A in einen Teil Ihres Stromkreises einspeist oder diesen linear lädt. Wenn Ihre Produktschaltung beispielsweise als Spannungswandler für die Versorgung einer Last von bis zu 5 A bei einer Ausgangsspannung von 12 V ausgelegt ist, kann das Prüfgerät als aktive Stromsenkenlast ausgelegt sein, die so gesteuert wird, dass sie von 0 auf MAX-A abfällt eine rampierte Art und Weise.
Schalten Sie das zu testende Produkt ein.
Aktivieren Sie die Testvorrichtung, um den Anstieg des Stroms von 0 auf MAX-A zu starten.
Überprüfen Sie, ob der Prüfling den Strom von 5 A erfasst und das Relais geöffnet hat.
Schalten Sie den Prüfling aus, entfernen Sie die Verbindungen von der Prüfvorrichtung und ersetzen Sie die Sicherung.
Stellen Sie sicher, dass das zu prüfende Produkt keine verbrannten Teile enthält.
Führen Sie den normalen Funktionstest für das Produkt durch, um sicherzustellen, dass es weiterhin ordnungsgemäß funktioniert.

Das sollte Ihnen die Idee des Testflusses und der Testausrüstung geben, die Sie bauen müssen. Es ist eindeutig produktspezifisch, herauszufinden, wie das Stromgerät 0 bis MAX-A konstruiert und an den Stromkreis angeschlossen wird.

Sie können den 5A-Teststrompegel auf einen Wert ändern, der 20% oder 40% höher ist, damit Sie eine gewisse Testmarge erhalten, um sicherzustellen, dass der Stromkreis in Ihrem Produkt bis zur 5A-Spezifikationsgrenze und darüber hinaus vollständig robust ist .

— Michael Karas
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Sicherungen sind keine gute Maßnahme, um Stromkreise mit hohen Stromgrenzwerten zu schützen. Sie schützen den Benutzer vor Feuer und Stromschlag.

Eine 5-A-IEC-Sicherung leitet durchgehend bei 5 A. Und das schon ziemlich lange bei 5.1A. Und für einige Zeit (Millisekunden bis Sekunden) bei 10A. Die genauen Eigenschaften finden Sie im Datenblatt; Vermutlich werden sie durch Modellierung des Sicherungsdrahtes bestimmt und durch zerstörende Prüfmuster aus der Produktion überprüft.

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

— pjc50
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