Mengapa sekering saya meledak setelah 3+ tahun tanpa masalah?

Selama beberapa tahun, saya menggunakan kabel solenoid ke output 24VDC dari PLC (Rockewell Automation 1769-OB16 ).

Untuk melindungi kartu output PLC, sekering 500mA yang bekerja cepat dipasang antara PLC dan solenoid. Sekring telah bekerja tanpa masalah untuk waktu yang lama.

Baru-baru ini, sekering ini meledak. Tidak ada perubahan di telepon, tidak ada penggunaan solenoid yang abnormal atau berlebihan, dan tidak ada yang luar biasa. Itu baru saja meledak. Saya mengganti sekring dengan yang identik, dan solenoid bekerja sama baiknya dengan sebelum sekering meledak.

Saya mengukur arus untuk mencoba dan mencari tahu mengapa itu meledak, dan menemukan bahwa solenoid sebenarnya menarik 530mA. Saya membiarkan solenoida terus menarik sebanyak itu selama lebih dari 20 menit, dan sekeringnya bertahan.

Mengapa sekering tidak meledak meskipun bebannya menarik lebih dari sekering? Dan mengapa itu meledak hanya sekarang, setelah lebih dari 3 tahun, dan tidak lebih cepat?

Peringkat sekering adalah jumlah arus yang akan mengalir tanpa batas tanpa bertiup. Untuk menjamin hal ini, kebanyakan sekering tidak akan meledak sampai arus naik hingga 2 × atau lebih dari peringkatnya. Bahkan, jika Anda melihat lembar data untuk sekering, biasanya akan ada bagan yang menghubungkan waktu-ke-pukulan dengan persen (lebih) beban. Sebagian besar bagan tersebut naik ke waktu tak terbatas untuk meledak di suatu tempat di dekat beban 200%.

Jika Anda menempatkan suatu tempat antara 1 × dan 2 × nilai sekering saat ini melalui itu, Anda berada di daerah abu-abu di mana ia mungkin atau mungkin tidak meledak, atau mungkin saja semakin lemah dari waktu ke waktu, akhirnya mengarah ke ambang bawah untuk bertiup.

Ada hal-hal lain yang spesifik untuk solenoida yang dapat menyebabkan kegagalan juga. Pada tingkat yang sederhana, Anda dapat menganggap solenoida sebagai induktor, dan resistansi DC membatasi arus kondisi mapannya. Namun, ketika plunger benar-benar bergerak, induktansi berubah, dan ini menciptakan gelombang arus tambahan setiap kali Anda mengoperasikannya. Jika sesuatu dalam beban mekanis menyebabkan operasi menjadi sedikit lebih lambat dari biasanya, lonjakan ini akan bertahan lebih lama, dan berpotensi meledakkan sekering Anda.

Inilah sebabnya mengapa sekering lambat biasanya digunakan dengan beban yang memiliki lonjakan startup. Itu juga mengapa Anda harus menggunakan output PLC yang diberi peringkat untuk menangani lonjakan.

Desain Sekring

Melihat lembar data ini untuk sekering cepat 5x20mm dari ESKA, Anda menemukan tabel dengan "batas waktu pra-busur" di bagian bawah. Untuk sekering 500mA, ia menyatakan:

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

Jadi, itu benar-benar dalam spesifikasi (dari sekering ini) yang tidak meledak pada 530mA dalam 20 menit.

Fuse Aging dalam kondisi konstan

Di sisi lain, aneh bahwa pukulan sekering DID. Kami pernah melihat perilaku aneh yang sama dan melakukan tes. Kami memiliki empat sekering 1A secara seri, masing-masing dengan dioda secara paralel. Ini terhubung ke sumber arus konstan 1A, dan penurunan tegangan pada setiap sekering dipantau. Selama sekering OK, penurunan tegangan jauh di bawah 0,7 V, dan semua arus melewati sekering. Sekering yang ditiup akan ditunjukkan oleh penurunan tegangan sekitar 0,7V:

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Kami menempatkan lima dari set ini yang dilengkapi dengan sekering dari berbagai produsen dan batch ke dalam oven dengan suhu konstan 85 ° C untuk menambah tekanan dan mendapatkan hasil yang cukup menarik ini:

Semua sekering mulai "menua" dengan segera, karena penurunan tegangan yang meningkat secara perlahan menunjukkan.

• Set 1 memiliki penyebaran drop tegangan yang tinggi dan sekering pertama mulai menambah drop tegangan pada hari ke 10 dan akhirnya meledak 15 hari kemudian (!)
• Set 3 adalah batch yang berbeda dari produsen yang sama. Butuh waktu lebih lama, tetapi hasilnya sama.
• Set 4 dimulai dengan drop tegangan tinggi, tetapi tampaknya menetap di suatu tempat.
• Set 2 dimulai dengan penurunan rendah dan kemiringan mulai meningkat pada hari ~ 25-30
• Set 5 memiliki drop tegangan kecil yang unggul dan penyebaran bagian yang sangat kecil, tetapi bahkan di sini, kemiringan mulai meningkat dengan sangat lambat sekitar hari ke-30. Harga sekering ini 3x harga set 1 dan 3 ...

(Saya memiliki data untuk periode yang lebih lama, tetapi perlu mencarinya)

Berikut ini juga gambar sekeringnya:

Dari kiri ke kanan:

• Baru dan tidak digunakan
• Setelah beberapa waktu di salah satu perangkat kami yang sering meniup sekering, sudah memiliki nada agak kuning.
• Sekering masih berfungsi, banyak oksidasi hitam terlihat
• sekering yang ditiup, sepertinya bertiup relatif cepat.
• Sekering lain yang meledak. Sepertinya butuh looooooooong untuk meniup.

Fuse aging dengan mengganti beban

Kawat sekering menjadi panas dan mengembang saat arus mengalir. Pada suhu tinggi, oksidasi dapat terjadi, yang melemahkan kawat secara mekanis, dan mungkin juga elektrik. Mengaktifkan / menonaktifkan beban berarti kawat bengkok setiap kali. Stres ini dapat menyebabkan sekering putus pada beberapa titik bahkan ketika arus tidak pernah melebihi ambang batas.

Desain sirkuit buruk

Tentu saja, saat Anda menulis tentang solenoid, ada kemungkinan bahwa ada pulsa pendek tapi besar di sekering yang juga akan merusaknya seiring waktu.

Rekomendasi

Sekering biasanya tidak ada di sana untuk melindungi perangkat di tempat pertama, tetapi untuk melindungi sumber atau untuk menghindari kerusakan lebih lanjut misalnya oleh kebakaran.

Pabrikan itu mengatakan, akan lebih baik menggunakan sekering yang diberi nilai 1,5-2 kali maks. arus yang diharapkan, meskipun sekering yang dinilai terlalu tinggi mungkin tidak meledak ketika seharusnya.

Namun, penuaan masih terjadi, dan sekering meledak dari waktu ke waktu tanpa alasan (eksternal).

Saya telah melihat kurva peleburan sekering dengan waktu terhadap arus, dan kurva tersebut TIDAK pergi ke 'infinity'. Infinity tidak ada pada grafik. Alih-alih, dengan arus yang agak di sekitar atau di bawah nominal, waktunya akan menuju sejumlah besar jam, katakanlah 1000 hingga 10.000. Dan jika saat ini tidak 'on' setiap saat, seperti mungkin dalam kasus Anda, 3 tahun adalah waktu 'panjang' yang masuk akal untuk mencair.

Cara lain untuk melihat ini: sekering seperti bola lampu, tipe lama dengan filamen panas. Meskipun sangat panas, masih perlu 1000 jam mencair. Dan bahkan di bawah tegangan, membakar lebih rendah, tidak akan menyala 'selamanya'.

Untuk mendukung argumen saya, berikut adalah diagram waktu sekering yang arbitrer , ditemukan dengan google. Ini menunjukkan garis yang cukup lurus pada skala logaritmik selama 5 dekade, dari 0,01 detik hingga 1000 detik. Dari 1000 s hingga 3 tahun adalah 5 dekade lagi.

Sebagai argumen lain: Saya telah melihat sekering meledak setelah 25 tahun pelayanan. Suatu kali, sekitar 2010 atau lebih, saya mengganti sekering utama rumah tangga yang hancur sementara di Iran hanya untuk menemukan koin dari sebelum Revolusi (1979)! (Saya tidak mengada-ada) Tanpa kejadian yang berlebihan atau hubungan pendek.

Ini adalah kesalahpahaman umum bahwa sekering seharusnya segera meleleh ('tiupan') pada arus pengenalnya.

Sekering digunakan untuk melindungi kabel Anda dari kebakaran jika terjadi arus berlebih, dan / atau untuk melindungi terhadap sengatan listrik jika terjadi kegagalan isolasi. Sekring dapat bekerja bersama dengan pembumian, menyebabkan arus hubung singkat yang tinggi jika terjadi kegagalan isolasi kecil. Dalam kasus optimal, sekering akan meledak sangat cepat karena arus hubung singkat yang tinggi.

Sekering diketahui sulit untuk dinilai agar tidak terlalu panas kabel Anda jika arus hanya sedikit lebih tinggi dari yang dirancang. Itulah sebabnya insinyur kelistrikan membutuhkan grafik sekering yang rumit itu.

Melihat grafik-grafik itu (mis. Lihat jawaban saya yang lain), Anda akan melihat bahwa sekring yang diberi nilai 100 A akan membutuhkan beberapa detik untuk berbaur dengan arus 10 kali dari nilai tersebut. Ini akan menjelaskan pertanyaan Anda mengapa sekring Anda 500 mA 'tidak meledak' dengan beban 530 mA. Tidak, itu tidak akan meledak sekaligus, tetapi mungkin / akan berbaur beberapa waktu kemudian. Sekering X Ampere tidak dengan sendirinya sangat berguna untuk beban yang secara nominal menarik X Ampere. Misalnya di rumah saya, saya mungkin menyalakan lampu katakan 10 Watt, sementara instalasi menyatu dengan 16 Ampere (pada 230 Volt AC).