3 년 이상 문제없이 퓨즈가 끊어진 이유는 무엇입니까?

몇 년 동안, 나는 PLC의 24VDC 출력 (Rockewell Automation 1769-OB16 )에 솔레노이드를 연결했습니다 .

PLC 출력 카드를 보호하기 위해 PLC와 솔레노이드 사이에 빠르게 작동하는 500mA 퓨즈가 설치되었습니다. 퓨즈가 오랫동안 아무런 문제없이 작동 해 왔습니다.

최근에이 퓨즈가 끊어졌습니다. 라인에는 변화가 없었으며 솔레노이드의 비정상적이거나 과도한 사용은 없었으며 평범한 것은 없었습니다. 그냥 불었다. 나는 퓨즈를 동일한 것으로 교체했고, 솔레노이드는 퓨즈가 끊어지기 전과 마찬가지로 작동합니다.

나는 왜 전류가 끊어 졌는지 알아 내기 위해 전류를 측정했고 솔레노이드가 실제로 530mA를 당기고 있음을 발견했다. 나는 솔레노이드를 20 분 이상 계속해서 끌어 당기고 퓨즈를 잡았다.

부하가 퓨즈 정격보다 많이 당겨도 퓨즈가 끊어지지 않는 이유는 무엇입니까? 그리고 왜 3 년 이상이 지난 지금, 왜 그렇게 빨리 터지지 않습니까?

퓨즈의 정격은 끊어 지지 않고 무한정으로 운반되는 전류량입니다 . 이를 보장하기 위해 대부분의 퓨즈는 전류가 정격의 2 배 이상으로 상승 할 때까지 끊지 않습니다. 실제로, 퓨즈에 대한 데이터 시트를 보면 일반적으로 블로우 타임과 부하율 (%)을 나타내는 차트가 있습니다. 대부분의 이러한 차트는 무한한 시간으로 상승하여 200 %에 가까운 부하를 발생시킵니다.

퓨즈의 전류 정격을 1x에서 2x 사이로 설정하면 회색 영역에 있거나 끊어 지거나 끊어지지 않거나 시간이 지남에 따라 약해져 결국에는 블로잉에 대한 더 낮은 임계 값.

이러한 고장을 일으킬 수있는 솔레노이드에 특정한 다른 것들도 있습니다. 단순한 수준에서는 솔레노이드를 인덕터로 생각할 수 있으며 DC 저항은 정상 상태 전류를 제한합니다. 그러나 플런저가 실제로 움직일 때 인덕턴스가 변경되어 작동 할 때마다 전류가 추가로 증가합니다. 기계적 부하로 인해 작동이 정상보다 다소 느려질 경우이 서지는 더 오래 지속되며 퓨즈가 끊어 질 수 있습니다.

그렇기 때문에 저속 블로우 퓨즈는 일반적으로 시동 서지가있는 부하에 사용됩니다. 서지를 처리 ​​할 수있는 정격의 PLC 출력을 사용해야하는 이유이기도합니다.

퓨즈 디자인

ESKA의 빠른 5x20mm 퓨즈에 대한 이 데이터 시트 를 보면 하단에 "사전 경보 시간 제한"이있는 표가 있습니다. 500mA 퓨즈의 경우 다음과 같이 표시됩니다.

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

따라서 20 분 이내에 530mA에서 날리지 않는 것은 완전히이 사양의 범위 내에 있습니다.

일정한 조건에서 퓨즈 노화

다른 한편으로는 퓨즈가 끊어 졌다는 것이 이상합니다. 우리는 한 번 같은 이상한 행동을 보았고 테스트를했습니다. 우리는 4 개의 1A 퓨즈를 직렬로 가지고 있으며, 각각 병렬로 다이오드를 가지고 있습니다. 이를 1A의 정전류 원에 연결하고 각 퓨즈의 전압 강하를 모니터링했습니다. 퓨즈가 정상인 한 전압 강하는 0.7V보다 훨씬 낮았으며 모든 전류는 퓨즈를 통과했습니다. 끊어진 퓨즈는 약 0.7V의 전압 강하로 표시됩니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

우리는 다른 제조업체의 퓨즈가 장착 된이 세트 5 개와 일정 온도 85 ° C의 오븐에 배치하여 스트레스를 추가 하고이 흥미로운 결과를 얻었습니다.

서서히 증가하는 전압 강하가 나타나 듯이 모든 퓨즈가 즉시 "노화"되기 시작했습니다.

• 세트 1은 전압 강하가 크게 퍼져 있고 첫 번째 퓨즈는 10 일째에 전압 강하를 증가시키기 시작하여 15 일 후에 마지막으로 폭발했습니다 (!)
• 세트 3은 동일한 제조업체와 다른 배치입니다. 시간이 오래 걸렸지 만 결과는 같습니다.
• 세트 4는 고전압 강하로 시작되었지만 어딘가에 정착하는 것처럼 보였습니다.
• 세트 2는 낮은 강하로 시작하고 ~ 25-30 일에 경사가 증가하기 시작합니다.
• 세트 5는 우수한 작은 전압 강하와 실제로 작은 부품 스프레드를 갖지만 여기서도 경사는 30 일경에 매우 느리게 증가하기 시작합니다.이 퓨즈의 가격은 세트 1과 3의 가격의 3 배입니다.

(데이터는 더 오래 있지만 검색해야합니다)

다음은 퓨즈 사진입니다.

왼쪽에서 오른쪽으로:

• 신규 및 미사용
• 종종 퓨즈를 끊었던 장치 중 하나에서 약간의 시간이 지나면 이미 약간 노란 톤이 나타납니다.
• 여전히 작동하는 퓨즈, 많은 검은 산화 가시성
• 퓨즈가 끊어지면 비교적 빠르게 끊어진 것 같습니다.
• 또 다른 퓨즈가 끊어졌습니다. 불기에는 멍청이가 걸린 것 같습니다.

부하 전환을 통한 퓨즈 에이징

전류가 흐르면 퓨즈 와이어가 뜨거워지고 팽창합니다. 고온에서는 산화가 발생하여 와이어를 기계적으로 약화시킬 수 있으며 전기적으로도 손상 될 수 있습니다. 부하를 켜거나 끄면 매번 와이어가 구부러집니다. 이 응력으로 인해 전류가 임계 값을 초과하지 않더라도 어느 시점에서 퓨즈가 끊어 질 수 있습니다.

불량 회로 설계

물론, 솔레노이드에 대해 쓰면서 퓨즈에 짧지 만 큰 펄스가있어 시간이 지남에 따라 손상 될 수도 있습니다.

추천

퓨즈는 일반적으로 장치를 처음부터 보호하기위한 것이 아니라 소스를 보호하거나 화재 등의 추가 손상을 피하기위한 것입니다.

제조사들은 최대 1.5-2 배의 퓨즈를 사용하는 것이 가장 좋을 것이라고 말했다. 정격 전류가 너무 높으면 퓨즈가 끊어지지 않을 수 있습니다.

그러나 노화는 여전히 발생하며 (외부) 이유없이 때때로 퓨즈가 끊어집니다.

전류에 대한 시간에 따른 퓨즈 용융 곡선을 보았으며 이러한 곡선은 '무한대'로 가지 않습니다. 그래프에는 무한대가 없습니다. 대신, 전류가 다소 또는 공칭 전류로 인해 시간은 1000에서 10,000에 이르는 많은 시간으로 갈 것입니다. 그리고 아마도 귀하의 경우와 마찬가지로 항상 전류가 '켜지지'않으면 3 년은 녹는 데 적합한 '긴'시간입니다.

이것을 보는 또 다른 방법 : 퓨즈는 전구와 같으며, 오래된 필라멘트는 뜨거운 필라멘트입니다. 매우 뜨겁지 만 녹는 데 여전히 1000 시간이 걸립니다. 그리고 저전압에서도 더 낮은 온도에서도 '영원히'불이 켜지지 않습니다.

내 주장을 뒷받침하기 위해 다음은 Google에서 찾은 임의의 퓨즈 시간 다이어그램 입니다. 그것은 50 초에 걸쳐 0.01 초에서 1000 초까지 로그 스케일에서 꽤 직선을 보여줍니다. 1000 년대에서 3 년은 50 년입니다.

또 다른 주장으로, 25 년 동안 사용 후 퓨즈가 끊어지는 것을 보았습니다. 한 번, 2010 년 쯤쯤이란에서 혁명 이전 (1979 년) 이전에 동전을 발견하기 위해 끊어진 가정용 주 퓨즈를 교체했습니다! 명백한 과부 하나 단락이 발생하지 않은 상태입니다.

퓨즈가 정격 전류에서 즉시 녹을 것이라고 생각하는 것은 일반적인 오해입니다.

퓨즈는 과도한 전류의 경우 화재가 발생하지 않도록 배선을 보호하거나 절연 고장시 감전을 방지하는 데 사용됩니다. 퓨즈는 접지와 함께 작동하여 약간의 절연 장애가 발생할 경우 높은 단락 전류를 유발할 수 있습니다. 최적의 경우, 높은 단락 전류로 인해 퓨즈가 매우 빠르게 끊어집니다.

퓨즈는 설계보다 약간만 높은 전류의 경우 배선 과열을 방지하기 위해 평가하기 어려운 것으로 알려져 있습니다. 이것이 전기 기술자들이 복잡한 퓨즈 그래프를 필요로하는 이유입니다.

이러한 그래프를 보면 (예 : 다른 답변 참조) 100A 등급의 퓨즈가 해당 값의 10 배 전류에서 녹는 데 몇 초가 걸린다는 것을 알 수 있습니다. 이것은 왜 500mA의 퓨즈가 530mA의 부하로 '블로 트하지'않는지에 대한 질문을 설명합니다. 아니요. 한 번에 날리지는 않지만 나중에는 녹을 수도 있습니다. X Ampere의 퓨즈는 X Ampere를 공칭으로 끌어 당기는 부하에는 그다지 유용하지 않습니다. 예를 들어 내 집에서는 설치가 16 암페어 (230 볼트 AC)와 융합되는 동안 10 와트의 램프를 켤 수 있습니다.