Чому мій запобіжник продув після 3+ років без проблем?

Протягом декількох років у мене був соленоїд, підключений до виходу 24В постійного струму ПЛК (Rockewell Automation 1769-OB16 ).

Для захисту вихідної плати ПЛК між PLC та соленоїдом встановлено швидкодіючий запобіжник на 500 мА. Запобіжник працює без проблем довгий час.

Нещодавно цей запобіжник підірвався. Не було жодних змін на лінії, не було аномального або надмірного використання соленоїда, і нічого незвичайного. Це просто підірвало. Я замінив запобіжник на ідентичний, і соленоїд працює так само, як і до вибуху запобіжника.

Я виміряв струм, щоб спробувати дізнатися, чому він вибухнув, і виявив, що соленоїд насправді тягне 530mA. Я дозволив соленоїду продовжувати тягнути стільки 20 хвилин, і запобіжник тримався.

Чому запобіжник не дме, навіть якщо навантаження тягне більше, ніж передбачено запобіжник? І чому б це дуло лише зараз, через понад 3 роки, а не раніше?

Рейтинг запобіжника - це кількість струму, яку він буде проводити нескінченно без видуву. Для того, щоб гарантувати це, більшість запобіжників не прогорять, поки струм не підвищиться до 2 × або більше їх номінального значення. Насправді, якщо ви дивитесь на таблицю даних для запобіжника, зазвичай буде діаграма, яка пов'язує час від удару до відсотка (понад) навантаження. Більшість таких діаграм збільшується до нескінченного часу, щоб вибухнути десь біля 200% навантаження.

Якщо ви ставите десь між 1 × 2 × поточний показник запобіжника через нього, ви знаходитесь в сірій зоні, в якій він може або не може подути, або може просто слабшати з часом, в кінцевому підсумку призводить до нижній поріг видування.

Є інші речі, характерні для соленоїдів, які також можуть спричинити такий збій. На спрощеному рівні ви можете думати про соленоїд як індуктор, а його постійний опір обмежує його постійний струм. Однак коли плунжер насправді рухається, індуктивність змінюється, і це створює додатковий приплив струму щоразу, коли ви ним керуєте. Якщо щось із механічного навантаження призведе до того, що робота буде дещо повільнішою, ніж зазвичай, цей сплеск триватиме довше і може потенційно підірвати ваш запобіжник.

Ось чому запобіжники повільного видуву зазвичай використовуються при навантаженнях, які мають пускові перенапруги. Ось чому також слід використовувати вихід PLC, який визначається для обробки напруги.

Конструкція запобіжників

Переглядаючи цю таблицю даних для швидких запобіжників 5х20 мм від ESKA, ви знайдете таблицю з "попередньо встановленими часовими обмеженнями" внизу. Для запобіжника потужністю 500 мА зазначено:

 2.1*500mA  =1050mA:         30min
 2.75*500mA =1375mA:     50ms-2s
 4*500mA    =2000mA:     10-300ms
10*500mA    =5000mA:         20ms

Отже, цілком в межах специфікацій (цього запобіжника) він не дме при 530mA протягом 20 хв.

Старіння запобіжника в постійних умовах

З іншого боку, дивно, що плавкий DID дме. Ми колись побачили таку ж дивну поведінку і зробили тест. У нас було чотири 1A запобіжники, кожен з діодом паралельно. Це було підключено до джерела постійного струму 1А, і падіння напруги над кожним запобіжником контролювалося. Поки запобіжники були в порядку, падіння напруги було далеко нижче 0,7 В, і весь струм проходив через запобіжники. Видутий запобіжник буде вказуватися на падіння напруги приблизно на 0,7 В:

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Ми поставили п'ять із цих наборів, оснащених запобіжниками різних виробників, і партії в духовку з постійною температурою 85 ° C, щоб додати деяку напругу і отримали цей досить цікавий результат:

Всі запобіжники почали «старіти» негайно, як показує повільно зростаюче падіння напруги.

• Набір 1 має високий розкид падіння напруги, і перший запобіжник починає збільшувати падіння напруги на 10 день і, нарешті, вибухає через 15 днів (!)
• Набір 3 - це інша партія від того ж виробника. Це зайняло більше часу, але результат той самий.
• Комплект 4 починався з високого падіння напруги, але, здавалося, десь осідає.
• Набір 2 починається з низького падіння, а нахил починає збільшуватися вдень ~ 25-30
• Набір 5 має чудовий невеликий перепад напруги та дійсно невелике розповсюдження частини, але навіть тут нахил починає дуже повільно зростати близько 30-го дня. Ціна цих запобіжників у 3 рази вище, ніж ціна 1 та 3 ...

(У мене є дані протягом більш тривалого періоду, але мені потрібно їх шукати)

Ось також зображення запобіжників:

Зліва направо:

• Нові та невикористані
• Через деякий час в одному з наших пристроїв, який часто продуває запобіжники, вже з'являється легкий жовтий тон.
• Все ще працює запобіжник, багато чорного окислення видно
• продув запобіжник, здається, він повіяв відносно швидко.
• Ще один продутий запобіжник. Здається, вибухнув looooooooong.

Запобігайте старінню шляхом переключення навантажень

Провід запобіжника нагрівається і розширюється при течії струму. При високих температурах може статися окислення, яке механічно послаблює дріт, а також може бути електричним. Увімкнення / вимкнення вантажу означає, що провід щоразу згинається. Цей стрес може стати причиною вибуху запобіжника в якийсь момент, навіть коли струм ніколи не перевищував поріг.

Неправильна конструкція схеми

Звичайно, коли ви пишете про соленоїд, можливо, через запобіжник є короткі, але великі імпульси, які також з часом пошкодять його.

Рекомендація

Запобіжник, як правило, не для захисту пристрою в першу чергу, а для захисту джерела або для уникнення подальших пошкоджень, наприклад, від пожежі.

Виробники сказали, що найкраще використовувати запобіжник, розміщений в 1,5-2 рази більше. очікуваний струм, хоча занадто високий номінальний запобіжник може не продути, коли слід.

Однак старіння все ж буває, і час від часу запобіжники дмуть без (зовнішньої) причини.

Я бачив запобіжники плавлення кривих з часом проти струму, і ці криві НЕ переходять до "нескінченності". Нескінченність не існує на графіках. Натомість, коли струми дещо навколо або під номіналом, час піде на деяку велику кількість годин, скажімо, від 1000 до 10000. І якщо струм не вмикається постійно, як, мабуть, у вашому випадку, 3 роки є розумним «довгим» часом для плавлення.

Ще один спосіб поглянути на це: запобіжник - це як лампочка, старого типу з гарячою ниткою. Незважаючи на те, що він дуже гарячий, все одно потрібно плакати 1000 дивовижних годин. І навіть при низькій напрузі, горіючи нижче, вона не запалить «назавжди».

Щоб створити резервну копію мого аргументу, ось довільна діаграма часу запобіжника , знайдена в google. Він показує досить пряму лінію в логарифмічному масштабі протягом 5 десятиліть, від 0,01 с до 1000 с. Від 1000 с до 3 років - ще 5 десятиліть.

Ще один аргумент: я бачив запобіжники, що дрімають після 25 років служби. Одного разу, близько 2010 року або близько того, я замінив продутий основний запобіжник домашнього господарства, перебуваючи в Ірані, лише щоб відкрити монету до Революції (1979 р.)! (Я цього не придумую) Без явної події перевантаження чи короткого замикання.

Поширена помилкова думка, що запобіжник повинен негайно плавитись («дути») при номінальному струмі.

Запобіжник використовується для захисту вашої електропроводки від виникнення пожежі у разі надмірного струму та / або для захисту від електричного струму в разі відмови ізоляції. Запобіжник може працювати разом із заземленням, спричиняючи високий струм короткого замикання у разі незначного поломки ізоляції. В оптимальному випадку запобіжник буде дути дуже швидко через високий струм короткого замикання.

Відомо, що запобіжники важко піддаються захисту від перегріву електропроводки у разі струмів, які лише незначно перевищують заплановані. Ось чому інженерам-електрикам потрібні ті складні графіки запобіжників.

Подивившись на ці графіки (наприклад, дивіться мою іншу відповідь), ви побачите, що запобіжник номінальним значенням 100 А знадобиться кілька секунд, щоб розплавитись при струмі в 10 разів більше цього значення. Це пояснить ваше запитання, чому ваш запобіжник потужністю 500 мА "не дме" при навантаженні 530 мА. Ні, воно не подує одразу, але може / пізніше застигне. Запобіжник X Ampere сам по собі не дуже корисний для вантажу, який номінально тягне X Ampere. Наприклад, у своєму будинку я можу увімкнути лампу потужністю 10 Вт, тоді як установка плавиться 16 амперами (при 230 В змінного струму).