De complete gids voor zekeringen: Bescherming van uw elektronica

Wijdverspreid in de elektrotechniek en elektronica, dient een zekering als een elektrisch veiligheidsapparaat dat elektrische apparaten zoals koelkasten, televisies, computers, enz. beschermt tegen schade door hoge spanning. Een zekering wordt vaak op het stopcontact van deze apparaten toegepast, zodat elke overstroom gestopt wordt voordat het het apparaat bereikt.

Een zekering kan worden beschouwd als een opofferbaar apparaat, omdat wanneer te veel stroom doorheen vloeit, het metalen draadje of de strip erin smelten en openbreken. Dit draadje kan hersteld worden of de zekering moet vervangen worden. In dit geval weeren zekeringen elke overstroomconditie om in elektrische apparaten te binnendringen.

Vandaag leer je de definitie, constructie, toepassingen, componenten, diagram, classificatie, typen en werking van een zekering. Je leert ook de voor- en nadelen van zekeringen in hun diverse toepassingen.

Wat is een zekering?

Een zekering is een veiligheidsapparaat dat gebruikt wordt om een elektrische schakeling te beschermen tegen overstroom. Het wordt op diverse elektrische schakelingen toegepast omdat overstroomcondities elk moment kunnen optreden. Zekeringen werken als een stroomonderbreker of stabilisator die apparaten ook beschermt tegen schade. Maar in zijn geval wordt een dunne strip of draad van metaal gebruikt om een enorme hoeveelheid stroom of een overmatige stroomstroom te blokkeren die een elektrische schakeling binnendringt. Wanneer dit gebeurt, smelt de zekering, waardoor de dunne strip scheidt en de stroomvoorziening naar het apparaat stopt.

Constructie

Omdat er verschillende typen zekeringen met verschillende classificaties zijn, zal hun constructie ook van ander materiaal zijn om de eisen van toepassingen te voldoen. Een zekeringselement is gemaakt van zink, koper, zilver, aluminium, of legeringen, omdat ze stabiele en voorspelbare kenmerken bieden.

Met dit materiaal zou de zekering idealiter zijn nominale stroom onbeperkt kunnen dragen, waardoor hij snel smelt bij een kleine overmaat. Deze elementen worden niet gemakkelijk beschadigd door kleine onschuldige stroompieken en ze oxideren niet of veranderen niet in gedrag na een lange diensttijd. Zekeringselementen zijn gevormd om verhitseffecten te vergroten. In een grotere zekering kan de stroom verdeeld worden over meerdere metalen strips.

Relais: het laadsysteem in een automobiele motor begrijpen

Toepassingen van zekeringen

Hieronder staan de toepassingen van de diverse typen zekeringen:

• Zekeringen worden gebruikt in alle automobielen zoals auto's, vrachtwagens, trailers, boten, enz.
• Gameconsoles maken ook groot gebruik van zekeringen.
• Accessoires zoals laptops, mobiele telefoons, printers, scanners. Feitelijk hebben alle elektrische accessoires een zekering.
• Een hoogspanningszekering wordt gebruikt in transformatoren.
• Andere componenten zoals condensatoren, stroomomzetters, motorstarters en transformatoren maken goed gebruik van zekeringen.
• LCD-monitors en batterijpakketten bevatten zekeringen.

Componenten van zekeringen

Omdat er veel typen zekeringen zijn met verschillende werkkrachten, zijn hun componenten anders. De basiscomponenten van een zekering zijn echter een dunne strip of draad van metaal. De onderstaande figuur geeft meer details over de diverse delen van zekeringen, afhankelijk van de typen.

Zekeringen diagram:

[Diagram zou hier geplaatst worden]

Kenmerken van zekeringen

Hieronder staan de kenmerken van zekeringen in een elektrisch elektronisch systeem:

Stroomwaarde (Current rating):

Dit is het maximale bedrag aan stroom dat in de zekering kan worden gehouden zonder te smelten. Het staat bekend als stroomwaarden. Het is de stroomdraagcapaciteit, gemeten in ampères en het is de thermische kenmerk.

Stroom (Cin) = 75% Stroom (waarde)

Spanningswaarde (Voltage rating):

Dit is wanneer de spanning in serie met de zekering de spanningswaarde niet verhoogt, d.w.z. V(zekering) > V(open circuit)

I²t Waarde (I2t Rating):

Dit is de hoeveelheid energie die door het zekeringselement wordt gedragen bij een elektrische fout of kortsluiting. Het meet de warmte-energie door een stroomstroom van de zekering en wordt gegenereerd wanneer de zekering is uitgebrand.

Onderbrekings- of breukcapaciteit (Interrupting or breaking capacity):

Dit is de maximale waarde van stroom zonder schade die door de zekering wordt onderbroken.

Breukcapaciteit > maximaal nominale spanning

Breukcapaciteit < kortsluitstroom

Spanningsval (Voltage drop):

Dit is wanneer overmatige stroom vloeit, waardoor het zekeringselement smelt en de schakeling openbreekt. Vanwege deze weerstandsverandering en de spanning, wordt de spanningsval kleiner.

Temperatuur:

Dit is wanneer de werkingtemperatuur hoger is, wat resulteert in een lagere stroomwaarde, dus de zekering smelt.

De onderstaande grafiek toont de temperatuur en stroomdraagcapaciteit van een zekering. Het proces toont dat op het punt waar drie lijnen samenkomen op 25 graden Celsius, de stroomdraagcapaciteit van de zekering 100% zal zijn. Na verloop van tijd daalt de stroomcapaciteit bij trage zekeringen, wat daalt tot ongeveer 65 graden C. Het resultaat toont dat een stijging van de temperatuur de stroomdraagcapaciteit van de zekering verlaagt.

Selectieoverwegingen van zekeringen

Hieronder staan de dingen die je moet overwegen bij het selecteren van typen zekeringen:

Zekeringwaarde = (watt/volt) x 1,25

• Ken het vermogen (watt) van het apparaat – meestal te zien in de handleiding van het apparaat.
• Ken de spanningswaarde; de spanning moet hoger zijn dan de schakelingsspanning, zodat het het apparaat goed kan beschermen.
• Selecteer zekering als de vertragingstype voor inductieve belasting en snelwerkende zekeringen voor resistieve belasting.
• Gebruik de hoogste zekeringwaarde na berekening. Bijvoorbeeld, de berekende zekeringwaarde kan 5,334 ampères zijn, je verwacht een zekering van 6 ampère te gebruiken.

Classificatie van zekeringen

Classificatie van zekeringen is een categorie waar diverse typen zekeringen in vallen. Alle zekeringen kunnen geclassificeerd worden als AC- of DC-zekeringen. AC-zekeringen zijn verder verdeeld in twee delen: hoogspanningszekeringen of laagspanningszekeringen, afhankelijk van hun ontwerp en element waar ze van gemaakt zijn. De onderstaande figuur ordent de diverse typen zekeringen volgens hun classificatie.

Verschillende typen zekeringen

Hieronder staan de diverse typen zekeringen en hun functies:

DC-zekeringen – DC-zekeringen zijn groter in formaat en hebben een contactwaarde boven 0V, zodat de schakeling niet gemakkelijk genegeerd wordt en uitschakelt. Er is een mogelijkheid van een elektrische boog tussen gesmolten draden. Om dit te overwinnen, worden elektroden op grotere afstanden geplaatst, en daardoor neemt de grootte van DC toe.

AC-zekeringen – AC-typen zekeringen zijn kleiner in formaat, omdat ze oscilleren met ongeveer 50-60 keer per seconde van minimum naar maximum. Hierdoor is de kans op boog tussen de gesmolten draden geëlimineerd. Daarom kunnen ze in kleine formaten worden geplaatst.

Zoals eerder gezegd, worden AC-zekeringen verder gecategoriseerd in twee delen: laagspanningszekeringen en hoogspanningszekeringen.

Typen laagspanningszekeringen (LV)

Kartridge-zekeringstypen:

Deze typen zekeringen zijn volledig gesloten in een container en hebben een metalen draadcontact dat in glas zichtbaar is. Kartridge-zekeringstypen zijn van twee soorten: D-type en link-typen of HRC (High Rupturing Capacity) zekering.

D-type kartridge zekeringen – deze zekering bestaat uit een kartridge, zekeringbasis, kap en adapterring. De kap wordt op de zekeringbasis gemonteerd, die is uitgerust met het zekeringselement met kartridge via een adapterring. De zekering begint zijn werk wanneer de punt van de kartridge contact maakt met de geleider.

Link-type of HRC (High Rupturing Capacity) Zekeringen – deze typen zekeringen laten de stroomstroom door onder normale omstandigheden. De boog die door de uitgebrande zekering ontstaat, wordt gecontroleerd, omdat de zekering gemaakt is van porselein, zilver en keramiek. De container van het zekeringselement is gevuld met silicazand. Deze typen kartridge-zekeringen zijn verder verdeeld in twee:

• Blad- of plug-in type – de behuizing van de zekering is van plastic en kan gemakkelijk in de schakeling vervangen worden zonder belasting.
• Bouttype – geleidende platen zijn vast aan de zekeringbasis in deze typen zekering.

Herinrichtbare of kit-kat zekering:

Herinrichtbare typen zekeringen zijn goed in de zin dat al hun lichaam geïsoleerd zijn, ze kunnen gemakkelijk verwijderd worden wanneer stroom door de zekering vloeit, zonder elektrische schok of letsel te veroorzaken. De basis fungeert als inkomende en uitgaande terminal van porselein en de zekeringhouder houdt het zekeringselement, dat bestaat uit koper, aluminium, tin, lood, enz.

Striker zekering:

Striker typen zekeringen worden gebruikt voor het sluiten en openbreken van schakelingen. Ze hebben voldoende kracht en verplaatsing.

Schakelzekering:

Een schakelzekering is eigenlijk een metalen behuizing die een schakelaar en zekering omvat. Het wordt gebruikt voor lage en middelhoge spanningsniveaus.

Val-uit zekering:

In een val-uit zekering, zorgt het smelten ervoor dat het zekeringselement onder zwaartekracht naar beneden valt vanaf de onderste steun. Ze worden gebruikt in buitentransformatoren voor bescherming.

Typen hoogspanningszekeringen (HV)

Alle typen hoogspanningszekeringen worden gebruikt op spanningen tot ongeveer 1,5 kV tot 138 kV. Ze worden gebruikt om instrumenttransformatoren en kleine transformatoren te beschermen. Boog ontstaat wanneer warmte gecreëerd wordt, wat ervoor zorgt dat boorzuur een grote hoeveelheid gasen ontwikkelt. Daarom wordt het in buitentoepassingen gebruikt. Het is gemaakt van zilver, tin en koper. De hoogspanningszekeringen zijn van drie typen:

Kartridge HRC zekering – is vergelijkbaar met de laagspanningsversie van deze zekering, alleen dat er enkele extra functies in dit type zitten.

Vloeistof HRC zekering – deze typen zekeringen worden gebruikt voor schakelingen tot 100A nominale stroom en systeem van ongeveer 132 kV. Het heeft een glasbuis gevuld met koolstoftetrachloride en het ene einde is afgedicht en het andere is vastgemaakt met een fosforbronze draad. Tijdens de werking wordt een vloeistof in de zekering gebruikt om de boog te blussen, wat resulteert in een toename van de kortsluitcapaciteit.

Uitstoting HRC zekering – dit is een ontvluchtbare zekering, namelijk de uitstotingseffect van gassen geproduceerd door interne boogvorming. Boorzuur wordt in de zekeringslinkkamer gevuld voor de uitstoting van gassen.

Werkingsprincipe

De werking van zekeringen is minder complex en kan gemakkelijk begrepen worden, omdat het werkt met het principe van verhitseffect van stroom. Zoals eerder gezegd, bestaat het uit een dunne strip of draad van metaal, wat een niet-brandbaar element is. Deze metalen draad is verbonden tussen de uiteinden van de terminalen. Het is altijd in serie geschakeld met de elektrische schakeling.

Wanneer overmatige stroom of warmte ontstaat door zware stroomstroom in de schakeling, smelt de zekering. Dit is door het lage smeltpunt van het element en opent de schakeling.

Deze overmatige stroom kan leiden tot afbraak van de draad en stopt dus de stroomstroom. De zekering kan heraangesloten worden wanneer open, of vervangen of gewisseld met een nieuwe van dezelfde waarden.

Zekeringen fungeren ook als stroomonderbrekers, gebruikt om schakelingen te breken wanneer een plotselinge fout in de schakeling optreedt. Het werkt niet alleen als bescherming, maar ook als veiligheidsmaatregel om mensen te beschermen. De onderstaande figuur toont hoe een zekering werkt.

Bekijk de onderstaande video voor meer over hoe zekeringen werken:

[Video zou hier ingebed worden]

Voor- en nadelen van zekeringen

Voordelen:

• Overbelasting of hoge stroom worden beëindigd.
• De afwezigheid van een zekering veroorzaakt elektrische fouten die in de bedrading kunnen optreden of het elektrische apparaat verbranden.
• Een elektrisch gevaar wordt verminderd, omdat brandende elektronica kan leiden tot oncontroleerbare brand.
• Bespaart reparatiekosten in apparaten.
• De zekering zelf is goedkoop en kan gemakkelijk vervangen worden.
• De meeste typen zekeringen zijn onkostbaar.
• Geen extra zorg of onderhoud vereist.
• Ze zijn draagbaar en kunnen gemakkelijk verplaatst worden.

Nadelen:

Ondanks de voordelen van zekeringen, zijn er nog beperkingen. Hieronder de nadelen van zekeringen in hun diverse toepassingen:

• De tijd-stroom kenmerk zal niet altijd gesynchroniseerd zijn met dat van het te beschermen element.
• Kenmerken van herleidbare tijd-storm toestaan het apparaat te worden gebruikt voor overbelastingbeveiliging.

Conclusie

Zekeringen zijn beschermende componenten die elektrische apparaten bewaren tegen overbelasting of hoge spanning. In dit artikel zijn we diepgaand gegaan op het apparaat genaamd zekering: definitie, toepassing, componenten, diagram, typen, werking, enz. werden besproken.

Ik hoop dat je de lezing genoten hebt; als zo, reageer dan op je interessante deel van de post. En vergeet niet te delen met andere technische studenten, het kan helpen. Dank je wel!