¿Cual es la función del fusible?
A fusible Es un componente de protección eléctrica que se instala en un circuito para garantizar el funcionamiento seguro del mismo. Se utiliza ampliamente en sistemas de distribución de energía y sistemas de control, principalmente para protección contra cortocircuitos o sobrecargas. Es un aparato eléctrico que utiliza un conductor metálico como fusible para desconectar el circuito y conectarlo en serie en el circuito. Cuando un circuito falla o es anormal, la corriente continúa aumentando y el aumento de corriente puede dañar algunos componentes importantes o valiosos del circuito, quemar el circuito o incluso provocar un incendio.
Si el fusible está colocado correctamente en el circuito, entonces, cuando una corriente de sobrecarga o cortocircuito pasa a través del fusible, el fusible se fundirá y cortará la corriente cuando la corriente aumente anormalmente a una cierta altura y en un momento determinado, protegiendo así el sistema de energía, varios equipos eléctricos y electrodomésticos en caso de sobrecarga o cortocircuito.
Su principio La principal función de la resistencia es aprovechar el efecto térmico de la corriente (Q=I²Rt), donde Q es el calor generado en julios (J), I es la corriente que pasa por la resistencia en amperios (A), R es el valor de la resistencia de la resistencia en ohmios (Ω) y t es el tiempo que la corriente pasa por la resistencia en segundos (s). Esta fórmula muestra que cuando la corriente I pasa por la resistencia R, el calor Q generado en el tiempo t se puede calcular multiplicando el cuadrado de la corriente por el valor de la resistencia y el tiempo. Este calor puede hacer que el fusible se funda y desconecte el circuito, controlando los efectos nocivos de la sobrecorriente a un nivel aceptable.
Estructura del fusible
Generalmente los fusibles se componen de cuatro partes.
El primero es el elemento fusible, que es el núcleo del fusible.
El elemento fusible es equivalente a un cable especial conectado en serie en el circuito. Cuando el circuito se cortocircuita o se sobrecarga, la corriente es demasiado grande y el fusible se funde debido al sobrecalentamiento, cortando así el circuito. Por lo tanto, para el material del fusible de alto voltaje, el requisito es que tenga un punto de fusión bajo, características estables, fácil de fundir y fácil de extinguir el arco.
Los materiales que se utilizan para fabricar fusibles de alto voltaje incluyen cobre, plata, zinc, plomo, aleación de plomo y estaño, etc. Los puntos de fusión de estos materiales también son diferentes, por lo que las diferentes corrientes requieren materiales diferentes, y sus temperaturas de fusión corresponden a 1080 ℃, 960 ℃, 420 ℃, 327 ℃ y 200 ℃ respectivamente. Las instrucciones para el uso de estos diferentes materiales son las siguientes:
① El punto de fusión de metales como el zinc, el plomo y las aleaciones de plomo y estaño es relativamente bajo, pero la resistividad es relativamente alta. Por lo tanto, el área de la sección transversal del elemento fusible que se utilizará es relativamente grande y se genera más vapor de metal cuando se funde, lo que no favorece la extinción del arco. Se utiliza principalmente en circuitos por debajo de 1 kV.
② El cobre y la plata tienen puntos de fusión altos, pero baja resistividad y buena conductividad eléctrica y térmica. Por lo tanto, el área de la sección transversal del elemento fusible que se va a utilizar es pequeña y el vapor metálico generado durante la fusión es pequeño, lo que permite extinguir fácilmente el arco y se puede utilizar en circuitos de alta tensión y alta corriente. Sin embargo, si la corriente que pasa a través de ellos es demasiado grande y la temperatura es demasiado alta durante mucho tiempo, es fácil provocar daños a otros componentes del fusible.
Para que el elemento fusible se derrita rápidamente, debe circular una gran corriente a través de él, de lo contrario, se prolongará el tiempo de fusión, lo que no es bueno para la protección del equipo. Para eliminar esta deficiencia, a menudo se suelda una pequeña bola de estaño o plomo sobre la masa fundida de cobre o plata para reducir la temperatura de fusión de la masa fundida y mejorar el rendimiento protector de la masa fundida.
Para fusibles del mismo tipo y especificación, el material debe ser el mismo, las dimensiones geométricas deben ser las mismas, el valor de resistencia debe ser lo más pequeño posible y consistente, y lo más importante, las características de fusión deben ser consistentes.
La segunda es la parte de contacto, que normalmente tiene dos.
Es un componente importante que conecta la masa fundida con el circuito. Debe tener buena conductividad y no debe producir una resistencia de contacto evidente durante la instalación.
La tercera es la carcasa del fusible.
El elemento fusible es generalmente delgado y blando. La función de la carcasa es fijar el elemento fusible y hacer que las tres partes sean un todo rígido para facilitar su instalación y uso. Debe tener buena resistencia mecánica, aislamiento, resistencia al calor y retardancia de llama, y no debe romperse, deformarse, quemarse o cortocircuitarse durante el uso. Solo de esta manera puede resistir la temperatura del arco y el impacto de la fuerza mecánica y mantener la integridad general del fusible.
El cuerpo del tubo generalmente está hecho de cerámica o melamina. Los diferentes tipos de fusibles utilizan materiales diferentes.
Por ejemplo, Fusibles estándar británicos Se utilizan principalmente para equipos fabricados en países de la Commonwealth. La carcasa está hecha de material cerámico. El producto tiene las características de tamaño pequeño y alto rendimiento de costo y es especialmente preferido por los fabricantes de UPS por debajo de 240 V.
Fusibles norteamericanos Son los más utilizados y cubren la mayoría de los productos electrónicos de potencia. La carcasa de fusible estándar de América del Norte está hecha de tela de malla de melamina y proceso de laminación de cerámica, con una fuerte resistencia al impacto, un pequeño valor integral de Joule, baja pérdida de potencia y un excelente rendimiento de CC. Se usa ampliamente en subestaciones, vehículos eléctricos y otras ocasiones.
La función Fusible de cuerpo cuadrado estándar europeo Está hecho de material cerámico. Este producto tiene las características de baja temperatura de funcionamiento, baja pérdida de potencia y pequeño valor integral de Joule. Es adecuado para aplicaciones que requieren una estructura compacta, un rendimiento superior y alta potencia, especialmente en vehículos eléctricos, carga de vehículos eléctricos, almacenamiento de energía y otros campos.
El cuarto es la base del fusible (soporte), que normalmente sirve para fijar o proteger el fusible.
Los fusibles que se utilizan en circuitos eléctricos y equipos de alta potencia no solo tienen las cuatro partes de un fusible general, sino que también tienen un dispositivo de extinción de arco. Debido a que los circuitos protegidos por este tipo de fusibles no solo tienen una gran corriente de trabajo, sino que también tienen un alto voltaje en los dos extremos cuando se funde el fusible, a menudo sucede que el fusible se ha fundido (fundido) o incluso se ha vaporizado, pero la corriente no se corta.
La razón es que en el momento de la fusión, se produce un arco entre los dos electrodos del fusible bajo la acción de la tensión y la corriente. Este dispositivo de extinción de arco debe tener un fuerte aislamiento y una buena conductividad térmica, y estar cargado negativamente. La arena de cuarzo es un material de extinción de arco de uso común.
Puede absorber el conductor y amortiguar la temperatura del arco y el impacto mecánico, dividir y enfriar el arco y generar una gran cantidad de presión de gas, que tiene un efecto desionizante en el arco y lo extingue rápidamente, cortando así el circuito o aislando el equipo defectuoso de la red eléctrica, lo que garantiza el funcionamiento seguro de otras áreas u otros equipos en la red eléctrica.
Además, algunos fusibles tienen un dispositivo indicador de fundido, que es una línea conductora paralela. Cuando el elemento fusible principal se funde, se funde en conjunto. La alta temperatura activa la pólvora o la fuerza elástica almacenada, dando un desplazamiento visible o indicando la acción del interruptor. Su función es que cuando el fusible se activa (se funde), su apariencia cambia en cierta medida, lo que es fácil de detectar para el personal de mantenimiento, como: brillando, cambiando de color, saltando un indicador sólido, etc.
Proceso de producción de fusibles
Selección de materia prima
La fabricación de fusibles requiere el uso de materiales con buena conductividad eléctrica y resistencia al fuego, como materiales metálicos como cobre, plata, aluminio, tungsteno y materiales no metálicos como cerámica y fibra de vidrio. Al seleccionar uno de estos materiales, es necesario seleccionarlo de acuerdo con las características y requisitos del circuito real, y asegurarse de que se puedan cumplir la corriente nominal y la capacidad de corte del fusible.
Componentes de fabricación
Los componentes del fusible incluyen principalmente el elemento fusible, los contactos, la carcasa del tubo, el portafusibles y otras partes. Estos componentes deben pasar por la fabricación del molde, el moldeo por inyección, el enfriamiento, el desmoldeo y otros procesos para garantizar la precisión de su apariencia y tamaño. Entre ellos, la fabricación de fusibles generalmente adopta el estampado, el moldeo, el punzonado y otros procesos para preparar el elemento fusible. Es necesario controlar con precisión la viscosidad del material, el diámetro y la longitud y otros parámetros para garantizar la corriente nominal y la capacidad de interrupción del circuito del fusible.
Asamblea
El ensamblaje es una parte muy importante de la producción de fusibles. Es necesario ensamblar cada componente de acuerdo con los requisitos de diseño y garantizar el funcionamiento normal de los componentes. También se requiere una inspección de calidad durante el proceso de ensamblaje. Todos los parámetros deben cumplir con los requisitos de calidad antes de continuar con el siguiente paso.
Pruebas
Es un eslabón crítico en el proceso de fabricación de fusibles, que incluye principalmente pruebas de rendimiento eléctrico y pruebas de rendimiento mecánico. En la prueba de rendimiento eléctrico, es necesario detectar si la corriente nominal y la capacidad de interrupción del circuito del fusible y otros parámetros cumplen con los estándares, y si hay fugas y otros problemas. En la prueba de rendimiento mecánico, es necesario detectar si la resistencia mecánica del fusible cumple con los requisitos de uso.
Embalaje y envío
Finalmente, una vez finalizada la producción del fusible, es necesario empaquetarlo y enviarlo para garantizar su seguridad durante el transporte y el uso. Se debe prestar especial atención a no utilizar materiales ásperos que puedan dañar el fusible.
Dirección de desarrollo de tecnología de fusibles
Con el desarrollo de tecnologías emergentes como las nuevas energías y las energías renovables, constantemente se plantean nuevos requisitos para los fusibles. Los fabricantes de fusibles necesitan mejorar continuamente el nivel de los materiales y los procesos de fabricación para cumplir mejor con la seguridad del circuito y la protección del equipo, lo que se refleja principalmente en los siguientes aspectos.
1. Requisitos de rendimiento más elevados
Con la diversificación y modernización de los productos electrónicos, la gente también ha planteado muchos nuevos requisitos de protección para los circuitos. Como resultado, aparecerán uno tras otro muchos nuevos tipos de fusibles con funciones de protección novedosas, como una acción de fusión más rápida, una fuerte resistencia al pulso, una corriente nominal pequeña o mayor, y un tamaño más pequeño, etc.
2. Desarrollo hacia la inteligencia y la miniaturización
Nuevos tipos de protección: protección electrostática, protección contra rayos, protección contra interferencias electromagnéticas, etc. La evolución de los fusibles puede ser hacia la miniaturización, montaje superficial, integración multifunción o multicircuito, convirtiéndose en un nuevo producto con características de protección contra sobrecorriente y otras características de protección de circuitos, e incluso con funciones reutilizables.
3. Evolucionar hacia una dirección más respetuosa con el medio ambiente
Los fusibles actuales suelen contener plomo, cadmio y otros metales pesados que contaminan el medio ambiente y causan daños al cuerpo humano. Con el avance de la tecnología, especialmente el desarrollo de nuevos materiales, los fusibles serán cada vez más respetuosos con el medio ambiente y poco a poco irán despidiéndose de estos metales pesados que contaminan el medio ambiente.
4. Se mejorará aún más el desempeño en materia de seguridad.
Al interrumpirse la corriente, los fusibles pueden explotar, generar arcos eléctricos, etc. debido a la sobrecorriente resonante armónica, lo que causa daños al medio ambiente. Creemos que con el desarrollo de la tecnología, estos problemas se resolverán.
5. Tendencias digitales
Digitalización del proceso de diseño en la fabricación: es decir, simular el proceso de fabricación y utilizar la potente función computacional de las computadoras para probar el ensayo de piezas, a fin de racionalizar con precisión el diseño y la mejora de piezas y procesos, ahorrando tiempo de diseño y prueba.
Realización del proceso de producción digital: utilizando computadoras para lograr la automatización completa del proceso de producción, combinando todo el sistema de producción y el sistema de transporte logístico para completar todo el proceso de producción de fabricación.
6. Refinamiento
Con la mejora continua de los métodos de fabricación, la precisión mejora constantemente. Por ejemplo, en el siglo XX, el llamado error de fabricación de ultraprecisión se redujo a 20 μm, luego a 10 μm y luego a 1 μm. A finales de siglo, llegó a 0.1 μm y ahora ha llegado a 0.01 nm. Con la mejora continua de la nanotecnología en el futuro, el proceso de fabricación también entrará de lleno en la era nano.
7. Tendencia de desarrollo de la integración y la automatización
El desarrollo de la integración es el resultado de una alta automatización, es decir, todo el proceso de fabricación se transforma desde la descentralización original a una fabricación completamente integrada y continua. La integración futura será la fabricación integrada de todo el producto terminado, lo que permitirá que todo el proceso de diseño, producción, montaje, inspección del producto terminado y entrega se complete en un sistema automatizado.
