Mengapa sekering saya meledak setelah 3+ tahun tanpa masalah?

22

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?

solenoid fuses solenoid-valve CaptJak
sumber
2
Suhu lingkungan berpengaruh; jika lebih hangat, maka kemungkinan sekering bertiup (agak) meningkat.
Daniel Griscom
Terima kasih, saya mengetahui fakta itu pada awalnya, dan untungnya sekeringnya ada di ruangan 65-70 (P) dan tetap seperti itu.
CaptJak
@DanielGriscom, sebaliknya, komponen mekanis sering menjadi lebih kaku dalam cuaca dingin. Bergantung pada apa yang dikendarai solenoida dan apakah ada umpan balik untuk penurunan tegangan penahanan, itu bisa berjalan rata lebih lama dari biasanya. OK itu tidak terdengar seperti itu dalam kasus khusus ini, tetapi ini dapat diimplementasikan dengan paksaan yang melekat pada solenoid.
Chris H
3
Melebihi arus nominal menyebabkan penuaan dini. Bahkan jika sekring baru tidak meledak dalam 20 menit, itu tidak akan bertahan selama yang diharapkan.
Dmitry Grigoryev
2
Jangan menganggap sekering sebagai pembatas saat ini. Anggap saja sebagai perlindungan kesalahan bencana. Itu ada di sana untuk mencegah lonjakan dan kegagalan pendek berubah menjadi kebakaran, tidak melindungi catu daya yang sedikit kelebihan beban.
Pejalan kaki

Jawaban:

31

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.

Dave Tweed
sumber
Terima kasih. PLC yang saya miliki dinilai untuk menangani lonjakan (konstan 1A, dan hingga 2A lonjakan setiap 10 ms), saya bukan orang yang merancang sistem. Apakah mengganti sekering 500mA yang bekerja cepat dengan 500mA lambat-blow direkomendasikan? Atau haruskah saya menggantinya dengan sekering kerja cepat dengan peringkat lebih tinggi?
CaptJak
6
Saya akan cenderung menggunakan sekering 1A, yang cocok untuk peringkat output PLC.
Dave Tweed
@DaveTweed tetapi seperti yang Anda perhatikan, sekering 1 A dapat membawa hingga 2 A untuk waktu yang tidak terbatas, yang akan berada di luar peringkat lonjakan 1 A max / 2 A PLC, bukan?
otomatis
1
@nekomatic: Tidak. Seperti yang saya katakan, kisaran antara 1x dan 2x adalah area abu-abu, melindungi margin kesalahan pengujian dan toleransi produksi untuk produsen. Satu-satunya jaminan waktu tak terbatas adalah pada peringkat aktual.
Dave Tweed
@DaveTweed 'tidak terbatas', bukan 'tidak terbatas'. Saya pikir artinya hampir sama dengan 'wilayah abu-abu'. Bagiku, sekering 1 dapat memungkinkan output PLC kelebihan beban untuk waktu yang lama.
otomatis
40

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:

skema

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:

masukkan deskripsi gambar di sini

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:

masukkan deskripsi gambar di sini

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).

sweber
sumber
Masuk akal. Lembar data untuk sekering memang menunjukkan bahwa ia bisa berjalan 30-60 menit pada 150% dari peringkat. Ruang tempat sekering disimpan sekitar 66 F, jadi saya akan pergi dengan usia dan sifat operasi solenoida sebagai penyebabnya. Grafik dan ilustrasi sangat membantu.
CaptJak
Menurut Anda berapa lama penuaan dipercepat dengan menggunakan 85 ° C? Mungkinkah itu faktor umum 2 per 10 ° C (itu akan berada di urutan 50 kali)?
Peter Mortensen
1
Itu jawaban yang sangat bagus. Saya punya mobil (Saab) yang mati setelah 10 tahun. Sekering sirkuit pengapian telah terdistorsi dan terbuka sementara tampak bagus. Elemen sekering tampak oke, meskipun agak memanjang, tetapi hancur menjadi debu pada sentuhan samar. Mengganti sekring dari sirkuit A / C (saat itu musim dingin) dan dinyalakan.
WhatRoughBeast
@PeterMortensen mungkin tidak. Ini sepenuhnya tergantung pada energi aktivasi untuk reaksi. Aturan praktis ini didasarkan pada reaksi yang memiliki laju yang cukup dekat dengan suhu kamar, tetapi laju degradasi sekering pada suhu kamar cukup diabaikan. Jika proses yang mengarah pada penuaan diketahui, maka energi aktivasi dapat digunakan untuk mendapatkan ketergantungan suhu yang akurat (hingga skala).
Oleksandr R.
1
@ Rev1.0 Faktanya, tes berjalan setidaknya 100 hari, saya tidak bisa menemukan datanya ... Saya menguji ini di universitas, ovennya gratis dan kami membiarkannya berjalan. Bahkan, proyek ini memang sedikit lebih besar dan sekeringnya gagal pada perangkat yang tidak dapat diakses selama berbulan-bulan saat beroperasi. Meskipun kami hanya mengganti 1A dengan 1,6A, pengukuran ini lebih atau kurang menarik bagi kami.
sweber
1

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.

Roland
sumber
Terima kasih. Pertama, saya cukup yakin bahwa semua yang berpartisipasi dalam utas ini tahu bahwa ini sebenarnya bukan "selamanya", itu hanya kiasan untuk "waktu yang tidak terbatas / sangat lama". Kedua, apakah Anda punya sesuatu untuk mendukung jawaban Anda? Tes? Sumber informasi? Saya tidak percaya bahwa 3 tahun adalah waktu yang masuk akal, terutama mengingat bahwa saya memiliki ratusan (secara harfiah) sekering yang lebih tua yang belum meledak.
CaptJak
@CaptJak Saya menambahkan beberapa data konkret ke jawaban saya. Tentang sekering Anda: apakah semua ini membawa arus konstan di sekitar nilai nominal sepanjang waktu? Jika tidak, Anda akan melihat pada grafik sampel bahwa pada beban yang lebih ringan (rata-rata) waktu leleh akan meningkat secara signifikan.
Roland
Bervariasi. Beberapa sekering (seperti yang meledak) hanya membawa arus sesaat, sementara yang lain konstan. Beberapa membawa kurang dari yang mereka nilai (250mA) dan yang lain membawa peringkat mereka atau sedikit lebih tinggi.
CaptJak
Dan saya tidak ragu bahwa mereka pada akhirnya akan mati. Tapi tiga tahun kelihatannya terlalu cepat, terutama mengingat itu satu-satunya sekering.
CaptJak
0

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).

Roland
sumber