¿Por qué explotó mi fusible después de más de 3 años sin problemas?

La clasificación de un fusible es la cantidad de corriente que transportará indefinidamente sin soplar. Para garantizar esto, la mayoría de los fusibles no se fundirán hasta que la corriente aumente a 2 veces o más de su clasificación. De hecho, si mira la hoja de datos de un fusible, generalmente habrá una tabla que relaciona el tiempo de soplado con el porcentaje (sobre) de carga. La mayoría de estos gráficos se elevan a un tiempo infinito para soplar en algún lugar cerca del 200% de carga.

Si está colocando en algún lugar entre 1 × y 2 × la clasificación actual del fusible a través de él, se encuentra en un área gris en la que puede explotar o no, o puede debilitarse con el tiempo, eventualmente lo que lleva a un umbral más bajo para soplar.

Hay otras cosas específicas de los solenoides que también podrían causar este tipo de falla. A un nivel simplista, puede pensar en un solenoide como un inductor, y su resistencia de CC limita su corriente de estado estable. Sin embargo, cuando el émbolo realmente se está moviendo, la inductancia está cambiando, y esto crea una oleada adicional de corriente cada vez que lo opera. Si algo en la carga mecánica hace que la operación sea un poco más lenta de lo normal, esta oleada durará más y podría quemar su fusible.

Esta es la razón por la que los fusibles de fusión lenta se usan normalmente con cargas que tienen picos de arranque. También es la razón por la que debes usar una salida de PLC que esté clasificada para manejar la sobretensión.

Diseño de fusibles

Mirando esta hoja de datos para obtener fusibles rápidos de 5x20mm de ESKA, encontrará una tabla con " Límites de tiempo de pre-arco "en la parte inferior. Para un fusible de 500 mA, indica:

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

Por lo tanto, está completamente dentro de las especificaciones (de este fusible) que no explota a 530mA en 20min.

Envejecimiento de fusibles en condiciones constantes

En el otro lado, es extraño que el fusible se haya fundido. Una vez vimos el mismo comportamiento extraño e hicimos una prueba. Teníamos cuatro fusibles 1A en serie, cada uno con un diodo en paralelo. Esto se conectó a una fuente de corriente constante de 1A, y se supervisó la caída de voltaje en cada fusible. Mientras los fusibles estuvieran bien, la caída de voltaje fue muy inferior a 0,7 V y toda la corriente pasó por los fusibles. Un fusible quemado estaría indicado por una caída de voltaje de aproximadamente 0.7V:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Colocamos cinco de estos juegos equipados con fusibles de diferentes fabricantes y lotes en un horno con una temperatura constante de 85 ° C para agregar algo de estrés y obtuvimos este resultado bastante interesante:

Todoslosfusiblescomenzarona"envejecer" inmediatamente, como lo demuestra la caída de voltaje que aumenta lentamente.

• El conjunto 1 tiene una alta dispersión en la caída de voltaje y el primer fusible comienza a aumentar la caída de voltaje en el día 10 y finalmente explotó 15 días después (!)
• El conjunto 3 es un lote diferente del mismo fabricante. Tomó más tiempo, pero el resultado es el mismo.
• El conjunto 4 comenzó con una caída de alto voltaje, pero pareció establecerse en algún lugar.
• El conjunto 2 comienza con una caída baja y la pendiente comienza a aumentar en el día ~ 25-30
• El juego 5 tiene una caída de voltaje pequeña superior y una distribución de piezas realmente pequeña, pero incluso aquí, la pendiente comienza a aumentar muy lentamente alrededor del día 30. El precio de estos fusibles es 3 veces el precio del juego 1 y 3 ...

(Tengo datos por un período más largo, pero necesito buscarlos)

Aquí también hay una imagen de los fusibles:

De izquierda a derecha:

• Nuevo y sin uso
• Después de algún tiempo en uno de nuestros dispositivos, que a menudo quema los fusibles, ya tiene un ligero tono amarillo.
• Fusible aún en funcionamiento, mucha oxidación negra visible
• fusible fundido, parece que explotó relativamente rápido.
• Otro fusible fundido. Parece que tardó muchísimo en explotar.

El envejecimiento de los fusibles cambiando las cargas

El cable del fusible se calienta y se expande cuando fluye la corriente. A altas temperaturas, puede ocurrir oxidación, lo que debilita mecánicamente el cable y también puede ser eléctrico. Encender / apagar una carga significa que el cable se dobla cada vez. Esta tensión puede causar un fusible fundido en algún momento, incluso cuando la corriente nunca superó el umbral.

Mal diseño del circuito

Por supuesto, mientras escribe sobre un solenoide, es posible que haya pulsos cortos pero grandes en el fusible que también lo dañen con el tiempo.

Recomendación

Por lo general, no hay un fusible para proteger el dispositivo en primer lugar, sino para proteger la fuente o para evitar daños adicionales, por ejemplo. por un incendio.

Los fabricantes dijeron que sería mejor usar un fusible con una capacidad nominal de 1.5-2 veces el máximo. corriente esperada, aunque un fusible con una calificación demasiado alta puede no explotar cuando debería.

Sin embargo, el envejecimiento sigue ocurriendo y los fusibles explotan de vez en cuando sin motivo (externo).

He visto fusionar curvas de fusión con el tiempo en contra de la corriente, y esas curvas NO van al 'infinito'. El infinito no existe en los gráficos. En cambio, con las corrientes alrededor o por debajo de las nominales, el tiempo irá a un gran número de horas, por ejemplo 1000 a 10,000. Y si la corriente no está "encendida" en todo momento, como probablemente en su caso, 3 años es un tiempo "largo" razonable para derretirse.

Otra forma de ver esto: un fusible es como una bombilla, el tipo antiguo con un filamento caliente. Aunque hace mucho calor, todavía se necesitan unas 1000 horas increíbles para fundirse. E incluso a bajo voltaje, al quemarse más bajo, no se encenderá "para siempre".

Para respaldar mi argumento, aquí hay un

Es un error común pensar que se supone que un fusible se derrite inmediatamente ('sopla') a su corriente nominal.

Se utiliza un fusible para proteger su cableado y evitar que se produzca un incendio en el caso de corrientes excesivas, y / o para proteger contra la electrocución en caso de fallo de aislamiento. Un fusible puede funcionar junto con la conexión a tierra, lo que provoca una alta corriente de cortocircuito en caso de una falla de aislamiento menor. En el caso óptimo, el fusible explotará muy rápido debido a la alta corriente de cortocircuito.

Se sabe que los fusibles son difíciles de clasificar para proteger contra el sobrecalentamiento de su cableado en caso de que las corrientes sean solo ligeramente superiores a las diseñadas. Es por eso que los ingenieros eléctricos necesitan esos complicados gráficos de fusibles.

Al mirar esos gráficos (por ejemplo, ver mi otra respuesta), verá que un fusible clasificado 100 A tardará varios segundos en fundirse a una corriente de 10 veces ese valor. Esto explicará su pregunta y por qué su fusible de 500 mA 'no se quema' con una carga de 530 mA. No, no soplará de una vez, pero se fusionará en algún momento posterior. Un fusible de X Ampere no es en sí mismo muy útil para una carga que nominalmente dibuja X Ampere. P.ej. en mi casa podría encender una lámpara de, por ejemplo, 10 vatios, mientras que la instalación está fusionada con 16 amperios (a 230 voltios de CA).