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Alles, was Sie über Sicherungen wissen müssen

Weit verbreitet in der Elektrotechnik und Elektronik dient eine Sicherung als elektrische Sicherheitseinrichtung, die elektrische Geräte wie Kühlschränke, Fernseher, Computer usw. vor Schäden durch Hochspannung schützt. An der Steckdose dieser Geräte ist häufig eine Sicherung angebracht, damit jeglicher Überstrom gestoppt wird, bevor er in das Gerät eindringt.

Eine Sicherung kann als Opfervorrichtung bezeichnet werden, denn wenn zu viel Strom durch sie fließt, schmilzt der Metalldraht oder -streifen darin und öffnet sich. Dieser Draht kann entweder neu verdrahtet werden oder die Sicherung muss ersetzt werden. In diesem Fall schützen Sicherungen also jeden Überstromzustand vor dem Eindringen in elektrische Geräte.

Heute lernen Sie die Definition, den Aufbau, die Anwendungen, die Komponenten, das Diagramm, die Klassifizierung, die Typen und die Funktionsweise einer Sicherung kennen. Außerdem lernen Sie die Vor- und Nachteile von Sicherungen in ihren verschiedenen Anwendungen kennen.

Was ist eine Sicherung?

Eine Sicherung ist eine Sicherheitsvorrichtung, die verwendet wird, um einen Stromkreis vor Überstrom zu schützen. Es wird auf verschiedene Stromkreise angewendet, da Überstrombedingungen jederzeit auftreten können. Sicherungen wirken als Trennschalter oder Stabilisator, der auch Geräte vor Beschädigungen schützt. Aber in diesem Fall wird ein dünner Streifen oder eine dünne Metalllitze verwendet, um zu verhindern, dass eine große Strommenge oder ein übermäßiger Stromfluss in einen elektrischen Stromkreis eindringt. In diesem Fall schmilzt die Sicherung, wodurch sich der dünne Streifen löst und die Stromversorgung des Geräts unterbrochen wird.

Bau

Da es verschiedene Arten von Sicherungen mit unterschiedlichen Klassifizierungen gibt, wird ihre Konstruktion auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen, um den Anforderungen der Anwendungen gerecht zu werden. Ein Sicherungselement besteht aus Zink, Kupfer, Silber, Aluminium oder Legierungen, da diese stabile und vorhersagbare Eigenschaften bieten.

Mit diesem Material würde die Sicherung idealerweise ihren Nennstrom unbegrenzt tragen, wodurch sie bei einem kleinen Überschuss schnell schmilzt. Diese Elemente werden nicht leicht durch geringfügige harmlose Stromstöße beschädigt und sie oxidieren nicht oder ändern ihr Verhalten nach langer Betriebszeit nicht. Sicherungselemente sind so geformt, dass sie die Erwärmungseffekte erhöhen. Bei einer größeren Sicherung kann der Strom auf mehrere Metallstreifen aufgeteilt werden.

Relais: Verständnis des Ladesystems in einem Automotor

Anwendungen von Sicherungen

Nachfolgend sind die Anwendungen verschiedener Arten von Sicherungen aufgeführt:

Bauteile von Sicherungen

Da es viele Arten von Sicherungen mit unterschiedlicher Arbeitskapazität gibt, sind ihre Komponenten unterschiedlich. Die grundlegenden Komponenten einer Sicherung sind jedoch ein dünner Streifen oder Strang aus Metall. Die folgende Abbildung gibt weitere Einzelheiten über die verschiedenen Teile von Sicherungen je nach Typ.

Sicherungsplan:

Charakteristik der Sicherungen

Nachfolgend sind die Eigenschaften von Sicherungen in einem elektrischen elektronischen System aufgeführt:

Aktuelle Bewertung:

Dies ist die maximale Strommenge, die in der Sicherung gehalten wird, ohne zu schmelzen. Es ist bekannt als aktuelle Bewertungen. Es ist die Strombelastbarkeit, gemessen in Ampere, und es sind die thermischen Eigenschaften.

Aktuell (Cin)=75 %Aktuell (Rating)

Nennspannung:

Dies ist der Fall, wenn die mit der Sicherung in Reihe geschaltete Spannung die Nennspannung nicht erhöht, d. h.             V(Sicherung)> V (open ckt)

I2t-Wert:

Dies ist die Energiemenge, die das Sicherungselement transportiert, wenn ein elektrischer Fehler oder ein Kurzschluss auftritt. Es misst die Wärmeenergie aufgrund eines Stromflusses einer Sicherung und wird erzeugt, wenn die Sicherung durchgebrannt ist.

Unterbrechungs- oder Ausschaltvermögen;

Dies ist die maximale Nennstromstärke ohne Schaden, die durch die Sicherung unterbrochen wird

Ausschaltvermögen> maximale Nennspannung

Ausschaltvermögen

Spannungsabfall:

Dies ist der Fall, wenn übermäßiger Strom fließt, wodurch das Sicherungselement schmilzt und den Stromkreis öffnet. Aufgrund dieser Widerstandsänderung und der Spannung wird der Spannungsabfall geringer.

Temperatur:

Dies ist der Fall, wenn die Betriebstemperatur höher ist, was zu einem geringeren Nennstrom führt, wodurch die Sicherung schmilzt.

Die folgende Grafik zeigt die Temperatur- und Strombelastbarkeit einer Sicherung. Der Prozess zeigt, dass an dem Punkt, an dem sich drei Leitungen bei 25 Grad Celsius treffen, die Strombelastbarkeit der Sicherung 100 % beträgt. Nach einiger Zeit nimmt die Strombelastbarkeit bei trägen Sicherungen ab, die dann bis etwa 65 Grad C abfallen. Das Ergebnis zeigt, dass eine Erhöhung der Temperatur die Strombelastbarkeit der Sicherung verringert.

Auswahlbetrachtung von Sicherungen

Nachfolgend finden Sie die Dinge, die Sie bei der Auswahl von Sicherungstypen beachten sollten:

Sicherungsleistung =(Watt/Volt) x 1,25

  • Kennen Sie die Leistung (Watt) des Geräts – sie steht normalerweise im Gerätehandbuch
  • Kennen Sie die Nennspannung; die Spannung muss höher sein als die Schaltungsspannung, damit sie das Gerät richtig schützen kann.
  • Wählen Sie Sicherungen wie träge Sicherungen für induktive Lasten und flinke Sicherungen für ohmsche Lasten.
  • Verwenden Sie nach der Berechnung die höchste Sicherungsleistung. Die berechnete Sicherungsleistung könnte beispielsweise 5,334 A betragen, es wird erwartet, dass Sie eine Sicherung mit 6 A verwenden.

Klassifizierung von Sicherungen

Die Klassifizierung von Sicherungen ist eine Kategorie, in die verschiedene Arten von Sicherungen fallen. Alle Sicherungen können als AC- und DC-Sicherungen klassifiziert werden. AC-Sicherungen sind ebenfalls in zwei Teile unterteilt; Hochspannungssicherungen oder Niederspannungssicherungen, je nach Bauart und Element, aus dem sie hergestellt sind. Die folgende Abbildung ordnet die verschiedenen Arten von Sicherungen nach ihrer Klassifizierung.

Verschiedene Arten von Sicherungen

Nachfolgend sind die verschiedenen Arten von Sicherungen und ihre Funktionen aufgeführt:

DC-Sicherungen – DC-Sicherungen sind größer und haben einen Kontaktwert über 0 V, damit der Stromkreis nicht leicht vernachlässigt und ausgeschaltet wird. Es besteht die Möglichkeit eines Lichtbogens zwischen geschmolzenen Drähten. Um dies zu überwinden, werden Elektroden in größeren Abständen platziert und somit wird die Größe von DC erhöht.

AC-Sicherungen – AC-Sicherungen sind kleiner, da sie etwa 50-60 Mal pro Sekunde vom Minimum zum Maximum oszillieren. Aus diesem Grund wird die Wahrscheinlichkeit eines Lichtbogens zwischen den geschmolzenen Drähten eliminiert. Daher können sie in kleinen Größen geparkt werden.

Wie bereits erwähnt, werden AC-Sicherungen weiter in zwei Teile kategorisiert; Niederspannungssicherungen und Hochspannungssicherungen.

Typen von Niederspannungssicherungen (LV)

Patronensicherungstypen:

Diese Arten von Sicherungen sind vollständig in einem Behälter eingeschlossen und haben einen Metalldrahtkontakt, der in Glas erscheint. Es gibt zwei Typen von Patronensicherungen; D-Typ- und Link-Typen oder HRC-Sicherung (High Rupturing Capacity).

D-Typ-Patronensicherungen – diese Sicherung besteht aus Patrone, Sicherungssockel, Kappe und Adapterring. Die Kappe wird auf den Sicherungssockel montiert, der über einen Adapterring mit dem Sicherungselement mit Patrone bestückt ist. Die Sicherung beginnt ihre Arbeit, wenn die Patronenspitze den Leiter berührt.

Verbindungs- oder HRC-Sicherungen (High Rupturing Capacity) – Diese Sicherungstypen ermöglichen den Stromfluss unter normalen Bedingungen. Der durch die durchgebrannte Sicherung erzeugte Lichtbogen wird kontrolliert, da die Sicherung aus Porzellan, Silber und Keramik besteht. Der Behälter des Sicherungselements ist mit Quarzsand gefüllt. Diese Arten von Patronensicherungen werden weiter in zwei Teile unterteilt;

  • Messer- oder Stecktyp – der Körper der Sicherung besteht aus Kunststoff und kann ohne Last einfach im Stromkreis ausgetauscht werden.
  • Geschraubter Typ – leitende Platten sind bei diesen Sicherungstypen am Sicherungssockel befestigt.

Wiederverdrahtbare oder Kit-Kat-Sicherung:

Wiederverdrahtbare Sicherungen sind so gut, dass ihr gesamter Körper isoliert ist, sie können leicht entfernt werden, wenn Strom durch die Sicherung fließt, ohne einen elektrischen Schlag oder Verletzungen zu verursachen. Sein Sockel dient als Ein- und Abgangsklemme aus Porzellan und der Sicherungsträger dient zur Aufnahme des Sicherungselements aus Kupfer, Aluminium, Zinn, Blei etc.

Schlagsicherung:

Schlagsicherungen werden zum Schließen und Auslösen von Stromkreisen verwendet. Sie haben genug Kraft und Verschiebung.

Sicherung wechseln:

Eine Schaltersicherung ist im Grunde ein Metall, das einen Schalter und eine Sicherung umschließt. Es wird weithin für Nieder- und Mittelspannungspegel verwendet.

Abfallsicherung:

Bei einer herausfallenden Sicherung bewirkt ihr Schmelzen, dass das Sicherungselement unter der Schwerkraft um seine untere Halterung fällt. Sie werden in Außentransformatoren zum Schutz verwendet.

Arten von Hochspannungssicherungen

Alle Arten von Hochspannungssicherungen werden für Nennspannungen bis etwa 1,5 Kv bis 138 K verwendet. Sie werden zum Schutz von Messwandlern und kleinen Transformatoren verwendet. Bei der Erzeugung von Wärme entsteht ein Lichtbogen, der dazu führt, dass Borsäure eine große Menge an Gasen freisetzt. Aus diesem Grund wird es im Außenbereich eingesetzt. Es besteht aus Silber, Zinn und Kupfer. Es gibt drei Arten von Hochspannungssicherungen:

Patronen-HRC-Sicherung – ähnelt der Niederspannungsversion dieser Sicherung, nur dass dieser Typ einige zusätzliche Merkmale aufweist. Die folgende Abbildung zeigt seine Komponenten und Funktionen.

Flüssige HRC-Sicherung – Diese Sicherungstypen werden für Stromkreise bis 100 A Nennstrom und Netz von etwa 132 kV verwendet. Es hat ein mit Tetrachlorkohlenstoff gefülltes Glasrohr, dessen eines Ende gefüllt und das andere mit einem Phosphorbronzedraht befestigt ist. Während des Betriebs wird eine Flüssigkeit in der Sicherung verwendet, um den Lichtbogen zu löschen, was zu einer Erhöhung der Kurzschlusskapazität führt.

Ausstoß HRC-Sicherung – Dies ist eine ausbrechbare Sicherung, dh die Ausstoßwirkung von Gasen, die durch interne Lichtbögen entstehen. Zum Austreiben von Gasen wird Borsäure in die Sicherungseinsatzkammer eingefüllt.

Funktionsprinzip

Die Funktionsweise von Sicherungen ist weniger komplex und leicht verständlich, da sie nach dem Prinzip der Heizwirkung des Stroms arbeitet. Wie bereits erwähnt, besteht es aus einem dünnen Streifen oder Strang aus Metalldraht, der ein nicht brennbares Element ist. Dieser Metalldraht ist zwischen Enden der Anschlüsse verbunden. Es ist immer in Reihe mit dem Stromkreis geschaltet.

Wenn durch starken Stromfluss im Stromkreis übermäßiger Strom oder übermäßige Wärme erzeugt wird, schmilzt die Sicherung durch. Dies liegt am niedrigen Schmelzpunkt des Elements und öffnet den Stromkreis.

Dieser übermäßige Fluss kann zum Bruch des Drahtes führen und stoppt daher den Stromfluss. Die Sicherung kann im geöffneten Zustand neu verdrahtet oder durch eine neue mit den gleichen Nennwerten ersetzt oder ersetzt werden.

Sicherungen wirken auch wie Leistungsschalter, die verwendet werden, um Stromkreise zu unterbrechen, wenn ein plötzlicher Fehler im Stromkreis auftritt. Es dient nicht nur als Schutz, sondern auch als Sicherheitsmaßnahme, um Menschen vor Schaden zu bewahren. Die folgende Abbildung zeigt, wie eine Sicherung funktioniert.

Sehen Sie sich das Folgende an, um mehr über die Funktionsweise von Sicherungen zu erfahren:

Vor- und Nachteile von Sicherungen

Vorteile:

Nachfolgend sind die Vorteile einer elektrischen Sicherung in ihren verschiedenen Anwendungen aufgeführt:

  • Überlast oder hoher Strom werden beendet.
  • Das Fehlen einer Sicherung verursacht elektrische Fehler, die in der Verkabelung auftreten oder das Elektrogerät durchbrennen können.
  • Eine elektrische Gefahr wird reduziert, da brennende Elektronik zu einem unkontrollierten Brand führen kann.
  • Sichere Reparaturkosten bei Geräten.
  • Die Sicherung selbst ist billig und kann leicht ausgetauscht werden.
  • Die meisten Arten von Sicherungen sind kostengünstig.
  • Zusätzliche Pflege oder Wartung ist nicht erforderlich.
  • Sie sind tragbar und können leicht bewegt werden.

Nachteile:

Trotz der Vorteile von Sicherungen treten immer noch einige Einschränkungen auf. Im Folgenden sind die Nachteile von Sicherungen in ihren verschiedenen Anwendungen aufgeführt:

  • Die Zeit-Strom-Funktion wird nicht immer mit der des Sicherungselements zeitsynchronisiert.
  • Umschaltbare Zeit-Strom-Eigenschaften ermöglichen den Einsatz des Geräts zur Überlastsicherung

Schlussfolgerung

Sicherungen sind Schutzkomponenten, die elektrische Geräte vor Überlastung oder Hochspannungsstrom schützen. In diesem Artikel haben wir uns ausführlich mit dem Gerät namens Sicherung beschäftigt, seine Definition, Anwendung, Komponenten, Diagrammtypen, Funktionsweise usw. wurden besprochen.

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