Wenn die Sicherung Welche Rolle spielen Spannung und Strom? Warum reicht es nicht aus, sich nur auf den Strom zu konzentrieren, um die Sicherheit vollständig zu verstehen? Dieser Artikel soll Ihnen helfen, diese beiden Konzepte besser zu verstehen.
Die Rolle des Stroms in einer Sicherung
Wenn in einem Stromkreis eine Überlastung oder ein Kurzschluss auftritt, steigt der durch den Sicherungseinsatz fließende Strom dramatisch an. Entsprechend Joulesches Gesetz (Q = I²Rt): Je größer der Strom, desto mehr Wärme wird erzeugt, wodurch die Temperatur des Sicherungselements schneller ansteigt und zum Durchbrennen führt.
Daraus können wir verstehen, dass das “Durchbrennen” einer Sicherung im Wesentlichen durch verursacht wird die durch den Strom erzeugte Wärme.
Die Durchbrenngeschwindigkeit hängt von der Stärke des Stroms und der Ausführung der Sicherung ab. Bei einigen Sicherungen handelt es sich um flinke Sicherungen, die für empfindliche elektronische Geräte konzipiert sind und schnell auf leichte Überströme reagieren. Bei anderen Sicherungen handelt es sich um träge oder zeitverzögerte Sicherungen, die kurzzeitigen Einschaltströmen standhalten können, ohne dass es zu Störungen kommt. Generell gilt: Je größer der Strom, desto kürzer die Blaszeit.
Da der Überstrommechanismus relativ vorhersehbar ist, kann die Leistung einer Sicherung anhand von Zeit-Strom-Kennlinien verstanden werden. Ingenieure verwenden diese Kurven, um zu bestimmen, wie lange eine Sicherung bei verschiedenen Vielfachen des Überstroms sicher arbeiten kann, und dienen als Referenz und Unterstützung für die elektrische Konstruktion.
Was ist der Lichtbogenlöschvorgang einer Sicherung?
Wie in der Abbildung unten zu sehen ist, ist die Umgebung des Sicherungskerns mit feinem Sand gefüllt. Der Zweck besteht darin, den Lichtbogen zu löschen.
Die Kupferplatte des Sicherungskerns ist mit einer Kerbe versehen und mit Zinnperlen beschichtet. Wenn die Temperatur den Schmelzpunkt von Zinn erreicht, schmilzt zunächst Zinn und bildet mit Kupfer eine Legierung. Der Schmelzpunkt der Legierung ist viel niedriger als der von Kupfer, sodass die Sicherung an der Kerbe schmilzt. Diese Methode wird als metallurgischer Effekt bezeichnet und kann den Schmelzstromwert der Sicherung relativ genau bestimmen.
Der metallurgische Effekt wird häufig bei der Konstruktion und Herstellung von Sicherungen genutzt. Wenn ein Kurzschlussstrom durch die Sicherung fließt, erlischt der Lichtbogen an der Kerbe. Dann fließt der feine Sand in die Unterbrechung, wodurch der Lichtbogen abgekühlt und gelöscht wird, und die Sicherung übernimmt somit die Aufgabe, den Stromkreis zu unterbrechen.
Beeinflusst die Spannung die Sicherung?
Obwohl der Strom der primäre Faktor ist, kann der Einfluss der Spannung nicht ignoriert werden.
Sicherungen haben eine bestimmte Nennspannung. Wenn die Spannung des Stromkreises den Nennwert der Sicherung überschreitet, wird das Erlöschen des Lichtbogens nach dem Schmelzen des Elements beeinträchtigt. Wenn die Spannung zu hoch ist, kann die Sicherung den Stromkreis möglicherweise nicht ordnungsgemäß unterbrechen, wodurch der Lichtbogen bestehen bleibt und möglicherweise das Gerät beschädigt wird. In Gleichstromkreisen ist der Einfluss der Spannung auf die Unterbrechungsgeschwindigkeit besonders groß, da ein Gleichstromlichtbogen schwieriger zu unterdrücken ist als ein Wechselstromlichtbogen.
Das heißt:
- Der Strom bestimmt, ob die Sicherung durchbrennt;
- Die Spannung bestimmt, ob die Sicherung den Stromkreis nach dem Durchbrennen erfolgreich und sicher unterbrechen kann und so eine Eskalation des Fehlers verhindert.
Abschluss
Insgesamt ist die direkte Ursache für das Durchbrennen einer Sicherung die thermische Wirkung des Stroms. Wenn der Strom einen bestimmten Bereich überschreitet, steigt die Temperatur des Sicherungselements weiter an, bis es den Schmelzpunkt erreicht und den Stromkreis unterbricht. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Spannung während des gesamten Prozesses keine Rolle spielt. Die Spannung beeinflusst hauptsächlich die Bildung und das Erlöschen des Lichtbogens nach dem Durchbrennen der Sicherung sowie die Frage, ob die Sicherung den Stromkreis zuverlässig schließen kann.
Daher wird das Durchbrennen der Sicherung im Hinblick auf die Erwärmung des Sicherungselements hauptsächlich durch den Strom bestimmt; Unter dem Gesichtspunkt, ob der Stromkreis sicher unterbrochen werden kann, ist die Spannung ebenfalls eine unabdingbare Voraussetzung. Nur wenn sowohl die Strom- als auch die Spannungsparameter in einem angemessenen Bereich liegen, kann die Sicherung eine stabile und zuverlässige Rolle beim Stromkreisschutz spielen.
