Come sapere se un fusibile funzionerà correttamente?

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Voglio sapere quale tipo di test periodico utilizziamo per verificare se un fusibile con limitazione di corrente si aprirà e proteggerà normalmente un circuito elettronico (un caricabatterie) in caso di guasto (cortocircuito o sovracorrente). Supponiamo che io abbia un fusibile che supporta 5A di corrente e che se la corrente è al di sopra di questo valore, danneggerà le celle della batteria (sfiato). Se il fusibile, che è l'ultima risorsa nel mio schema di protezione, non si apre (bloccato), il mio circuito verrà danneggiato.

Qual è il test periodico che possiamo usare per essere sicuri che il fusibile possa aprirsi in sicurezza in caso di corto circuito o che la corrente sia superiore al valore massimo (5A in questo esempio)?

safety power-electronics fuses

— R Djorane
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È molto difficile testare correttamente i fusibili perché non solo è importante la corrente di fusione, ma il tasso di variazione della corrente attraverso il fusibile e la temperatura ambiente svolgono un ruolo molto importante in quanto tempo impiega il fusibile a bruciarsi. Questo, naturalmente, sarà determinare per quanto tempo il tuo widget sarà esposto per sovracorrente e, di fatto, sia che sarà essere protetta il fusibile. Cosa, in particolare, vuoi provare? Solo così saprai cosa stai affrontando, ecco una buona lettura:

— EM Fields

Non ci stai dicendo molte cose che risultano importanti nella scelta dei fusibili ... (se leggi un testo professionale sui fusibili, come Wright e Newbery Electric Fuses , 3a edizione) Qual è la roba preziosa / costosa in il tuo circuito che vuoi proteggere? Semiconduttori? Condensatori? Transformers? Motori? Si scopre che tutti questi hanno criteri di selezione leggermente diversi per i loro fusibili di protezione. Inoltre, di quali tensioni stiamo parlando? AC o DC? Anche quello conta!

— Fizz

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"peccato che la povera miccia ... quando fa il suo lavoro, diciamo che ha fallito" (un altro ingegnere della BBC)

— Brian Drummond,

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Nelle applicazioni industriali, il fusibile viene inizialmente selezionato (dimensione massima consentita) in base alla dimensione del cablaggio del dispositivo (codici di cablaggio) e ai requisiti del dispositivo (che possono essere il risultato del test in condizioni di guasto). In effetti alcuni test che ho fatto richiedevano "un fusibile non rinnovabile che conduce il doppio della sua corrente nominale per almeno 12 secondi". Da questa e altre conversazioni sono stato educato a trattare i fusibili come protezione solo per cavi e connettori a meno che non si scelga qualcosa come un fusibile a semiconduttore.

— Cucchiaio

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Per la protezione dei semiconduttori dai guasti, la classificazione

del fusibile è molto importante. Vedi, ad esempio, questa guida di Schurter .

I^{2} t

$I^2t$

— Spehro Pefhany,

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Penso che forse fraintendiate come si comporta una miccia.

Un fusibile non si apre all'istante quando la corrente incontra il Ampere Rating. C'è un minimo Opening Timeal 100% del rating Ampere e ci sarà anche il tempo di apertura massimo a correnti più elevate come il 200% o il 1000% del rating Ampere.

Ad esempio, un Littelfuse 0251005.NRT1L (scheda tecnica http://www.littelfuse.com/~/media/electronics/datasheets/fuses/littelfuse_fuse_251_253_datasheet.pdf.pdf ) elenca quanto segue:

100% del rating Ampere: tempo di apertura 4 ore min
275% di Ampere Rating: tempo di apertura 300 ms max
400% di Ampere Rating: tempo di apertura 30 ms max
1000% di Ampere Rating: tempo di apertura 4 ms max

Quindi questo fusibile da 5A con 5A di corrente che lo attraversa, è garantito NON aprirsi per almeno 4 ore. Ma quando la corrente supera i 13,75 A, questo fusibile è garantito per aprirsi entro 300 ms. Se la corrente raggiunge i 50A, il fusibile si apre molto rapidamente. Ma se la corrente è solo di 10A, il fusibile non si aprirà all'istante.

Se invece usi un fusibile di Ampere Rating 2A, allora il 275% del poing di Ampere Rating è 5,5A, che è più vicino a quello che vuoi nel tuo esempio. Ma se la tua applicazione consuma in genere più di 2 A, a volte il fusibile da 2 A si spegnerà. Soprattutto se l'apparecchiatura viene lasciata accesa per un lungo periodo di tempo.

I fusibili semplicemente non hanno una corrente "open fail" molto controllata. Sono dispositivi monouso; una volta che un fusibile viene testato fino al punto di apertura, quel fusibile viene permanentemente distrutto, quindi il controllo statistico del processo è l'unico modo pratico per garantire che i fusibili possano funzionare.

Potresti eseguire lo stesso tipo di test. Se stai costruendo un lotto di 500 dispositivi, acquista una bobina di 5000 fusibili. (Ancora una volta suppongo che Picofuse, che assomigli alle resistenze da 1/4 watt con cavo assiale. I fusibili del tubo di vetro non entrano nel nastro e nella bobina.) Quando ottieni quel grosso lotto di fusibili, estrai casualmente alcuni campioni, forse 100 micce. Test in due diverse condizioni: - deve sostenere una corrente inferiore al 100% di Ampere Rating per il tempo xx - deve sempre aprirsi entro tempo di xx al corrente del 275% di Ampere Rating (questa è la parte distruttiva del test)

Più micce vengono testate, più da vicino il campione testato assomiglierà alle micce non testate e più si sarà sicuri che le micce funzioneranno come pubblicizzato. Ma più tempo e denaro spenderai, per riempire il cestino con micce usate.

Un altro aspetto negativo è che se dai test effettuati si conclude che questa particolare bobina di micce non è conforme ai propri standard, il distributore potrebbe non accettare resi di una bobina parziale. Quindi saresti fuori $ 1400.

— Marku
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Non è possibile fare affidamento su un fusibile per proteggere qualsiasi circuito dalla sovracorrente. Se il tuo circuito assorbe una corrente eccessiva (da un'alimentazione di tensione che dovrebbe gestire), allora è già difettoso.

Un fusibile previene l'incendio (normalmente) proteggendo i cavi di alimentazione che assorbono troppa corrente per un periodo troppo lungo e si sciolgono. L'impatto della fusione dei cavi è ovviamente molto più grave e può portare a folgorazione e incendi ancora più gravi. I fusibili non proteggono un pezzo di elettronica dai guasti.

Se vuoi una protezione da sovratensione, questa è una storia diversa e un fusibile in combinazione con un diodo zener (o circuito a piede di porco) può farlo.

Devi ricordare che un fusibile valutato a 5 amp porta quella corrente indefinitamente.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Se si osservano le curve sopra il fusibile da 6A, si potrebbe "rompere" a 36 A in 0,1 secondi o impiegare 5 secondi a "rompersi" a 17 A. Ciò significa che un fusibile non limita la corrente, ma protegge termicamente.

— Andy aka
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"I fusibili non proteggono un pezzo di elettronica dai guasti." non è necessariamente vero, considerando che una miccia tra l'uscita di un amplificatore audio e un altoparlante potrebbe impedire al fumo magico di fuoriuscire sacrificando il suo.

— EM Fields

@EMFields - il fusibile non protegge da un guasto di sovraccarico di corrente istantaneo dei transistor ma probabilmente protegge da un sovraccarico di potenza medio. Nel tuo esempio, il fusibile sta "proteggendo" i componenti up-stream (anziché down-stream) - l'op sta parlando del fatto che il fusibile è "l'ultima risorsa" e prendo questo per significare che si trova nell'alimentazione circuito che desidera proteggere. Suppongo che la miccia, nel tuo esempio, proteggerebbe l'altoparlante se un transistor dovesse cortocircuitare. Forse l'operazione potrebbe chiarire?

— Andy aka

"Non è possibile fare affidamento su un fusibile per proteggere qualsiasi circuito dalla sovracorrente." Questo è purtroppo falso se leggi un testo professionale come Wright and Newbery, Electric Fuses , 3rd ed. I fusibili offrono molta protezione da sovracorrente se selezionati correttamente ... il che è comunque (come dici tu correttamente) non fatto usando un fusibile X amp. Si tratta principalmente dell'integrale Joule (I ^ 2t) del fusibile che si trova al di sotto di ciò che il dispositivo è in grado di gestire. Da qui diventa complicato, a seconda del dispositivo.

— Fizz

@RespawnedFluff Sto parlando di sovracorrente istantanea. In che modo (in particolare) ciò che ho detto è palesemente falso? Sembra quindi essere d'accordo con me sul fatto che sono i secondi di joule da cui protegge una miccia. Cosa stai dicendo precisamente? Forse c'è un link al documento che menzioni?

— Andy aka

Sovracorrente istantanea (per una quantità assurdamente piccola di tempo) non distruggerà un dispositivo, ma solo l'integrale di Joule. Proprio la stessa cosa che distrugge la miccia. Come proponete che un fusibile prevenga gli incendi se non limita la corrente in modo significativo attraverso qualcosa? Inoltre, un circuito potrebbe non essere difettoso al 100%. Alcuni componenti potrebbero non essere riusciti o potrebbe essersi verificato anche un errore dell'utente. Limitare l'energia che viene scaricata nel circuito in tal caso può salvare alcuni dei suoi altri componenti. O almeno è quello che mi dice il libro dei fusibili.

— Fizz,

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Questa non è una risposta diretta alla domanda, ma ancora una volta, la maggior parte delle altre risposte qui non lo sono nemmeno, affermano solo alcuni fatti più o meno corretti sui fusibili in generale e la protezione che possono o non possono fornire attrezzature. Ecco i consigli generali di Wright e Newbery's Electric Fuses , 3a ed., P. 139, prima che arrivi a specifiche, specifiche che dipendono dal dispositivo protetto.

Innanzitutto, la corrente minima di fusione del fusibile dovrebbe essere leggermente inferiore alla corrente che i cavi e l'elemento dell'apparecchiatura sono in grado di trasportare in modo continuo.

L'elemento dell'attrezzatura sarà generalmente in grado di trasportare correnti di sovraccarico per periodi limitati e il fusibile dovrebbe funzionare a questi livelli di corrente in tempi leggermente inferiori rispetto ai corrispondenti valori di tempo dell'apparecchiatura. [Questo si riferisce all'integrale di Joule come si scopre in seguito.]

Potrebbero verificarsi correnti più elevate a causa di guasti all'interno dell'apparecchiatura e in tali circostanze il requisito principale è quello di prevenire danni consequenziali al resto del circuito.

Una volta appresi maggiori dettagli dall'OP oltre il requisito 5A, che in pratica sta semplicemente soddisfacendo il requisito del primo paragrafo nel preventivo, saremmo in grado di aggiungere altro.

Se hai bisogno di più dal libro:

IEC TR 61818, una guida all'applicazione per i fusibili a bassa tensione, fornisce un riepilogo dei vantaggi dei fusibili limitatori di corrente ed è ritenuto opportuno richiamare l'attenzione dei lettori su questi vantaggi. Molti di questi vantaggi si applicano anche ai fusibili ad alta tensione e miniaturizzati [...] • Protezione economica: dimensioni compatte offrono protezione da sovracorrente a basso costo ad alti livelli di corto circuito. • Nessun danno per la protezione di tipo 2 secondo IEC 60947-4-1 e IEC 60947-4-2. Limitando l'energia di corto circuito e le correnti di picco a livelli estremamente bassi, i fusibili sono particolarmente adatti per la protezione di tipo 2 senza danni ai componenti dei circuiti del motore.

Quindi sembra che i fusibili offrano una protezione da sovracorrente almeno nel senso che gli esperti di miccia usano questo termine ...

— effervescenza
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Ok, chiunque abbia annullato il voto, sarebbe sicuramente utile spiegare con cosa non sei d'accordo.

— Fizz

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Suppongo che intendi un fusibile e non un interruttore. Ciò significa che una volta che il fusibile si è bruciato, dovrai sostituirlo.

Un fusibile è costituito da un conduttore costituito da un materiale speciale che si scioglierà quando una certa quantità di corrente scorre attraverso di esso. Detto questo, i fusibili sono estremamente affidabili. Sono chiusi per prevenire reazioni indesiderate con l'ambiente.

Quasi l'unica cosa che può andare storta con un fusibile è un arco di tensione. I fusibili hanno una tensione nominale massima e se superati possono causare un arco attraverso il fusibile che molto probabilmente causerà danni all'elettronica.

Se controlli la tensione nominale e sai di avere il fusibile di corrente massima corretto, non consiglierei di provarlo affatto.

Ma, se si desidera testarlo, è possibile rimuovere il fusibile e collegare un alimentatore ad esso. Ciò creerà un corto circuito e dovrebbe bruciare il fusibile.

— Addison
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L'OP non ha richiesto un test per la distruzione senza dati acquisiti. -1

— Campi EM

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In realtà sono curioso di sapere come testeresti un normale fusibile senza distruggerlo. Si dovrebbe, naturalmente, inoltre misurare (o meglio registrare su un ambito con memoria ecc.) Il transitorio corrente mentre soffia. La risposta potrebbe sicuramente essere migliorata, ma a meno che non esista un metodo radicalmente diverso ... come garantire che la miccia testata possa essere riutilizzata ... Non sono convinto che Addison meriti il downvote.

— Fizz,

@RespawnedFluff: quindi aggiungi Addison, contrassegna il mio commento e migliora la risposta.

— EM Fields

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Il test che puoi eseguire periodicamente per dimostrare che il tuo circuito sopravvive fino a 5A potrebbe essere eseguito nel modo seguente.

Rimuovere il fusibile effettivo dal portafusibili nel prodotto da testare.
Sostituire il fusibile con collegamenti a due fili che vanno a un dispositivo di prova speciale. Potrebbe trattarsi di un dispositivo di connessione a forma di fusibile che ha i due fili saldati alle estremità e quindi si inserisce nel portafusibili.
L'apparecchiatura di prova speciale è una cosa che costruiresti in grado di rilevare la corrente attraverso i due fili. I due fili passano attraverso un resistore di rilevamento corrente di valore ridotto e una coppia di contatti relè normalmente chiusi. Quando il dispositivo di prova rileva corrente a 5A, apre il relè e si blocca in quello stato fino a quando non viene premuto un pulsante per preparare il dispositivo di prova per il test successivo.
Un'altra parte del dispositivo di prova è progettata nel modo corretto (specifico per il prodotto) che inietta corrente o carica una parte del circuito in modo lineare da 0A fino a un massimo di MAX-A. Ad esempio, se il circuito del prodotto è progettato come convertitore di tensione per fornire un carico fino a 5 A con una tensione di uscita di 12V, l'apparecchiatura di prova potrebbe essere progettata come un carico di dispersione di corrente attiva che è controllato per affondare da 0 a MAX-A in un modo dilagante.
Accendere il prodotto in prova.
Attivare l'apparecchiatura di prova per avviare l'accelerazione della corrente da 0 a MAX-A.
Verificare che il dispositivo di prova abbia rilevato la corrente a 5A e che il relè sia stato aperto.
Spegnere il prodotto in prova, rimuovere i collegamenti dall'apparecchiatura di prova e sostituire il fusibile.
Verificare che non vi siano componenti bruciati nel prodotto in prova.
Eseguire il normale test funzionale sul prodotto per assicurarsi che funzioni ancora correttamente.

Ciò dovrebbe darti l'idea del flusso di prova e dell'attrezzatura di prova che devi costruire. È chiaramente specifico del prodotto capire come il dispositivo corrente da 0 a MAX-A viene progettato e collegato al circuito.

È possibile decidere di modificare il livello corrente del test 5A su un valore superiore del 20% o del 40% in modo da fornire un margine di test per garantire che il circuito del prodotto sia completamente robusto fino al limite delle specifiche 5A e oltre .

— Michael Karas
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I fusibili non sono un'ottima misura per proteggere i circuiti con limiti di corrente elevata; sono lì per proteggere l'utente dai rischi di incendio e elettrocuzione.

Un fusibile IEC da 5A condurrà continuamente a 5A. E per molto tempo a 5.1A. E per qualche tempo (millisecondi in secondi) a 10A. Le caratteristiche esatte sono nel foglio dati; presumibilmente sono determinati modellando il filo del fusibile e verificati da campioni distruttivi di test dalla produzione.

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

— pjc50
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