Анализ надежности и ненормального срабатывания предохранителя при отключении питания

Функция «падения» предохранителя с выпаданием является его основной функциональной конструкцией, но то, происходят ли неожиданные падения во время работы, является ключевым вопросом для эксплуатационного персонала. В этой статье анализируются граничные условия для нормальной работы и ненормального отсоединения с точки зрения механического равновесия и отказа материала, а также предлагаются технические стратегии контроля.

1. Механический механизм нормальных движений
Срабатывание выключателя и механическое разблокирование
1. Порог разрушения расплава:

Расплав (сплав серебра и меди) подвергается разрушению при фазовом переходе из-за накопления джоулева тепла при перегрузке или токе короткого замыкания. Критический ток предохранителя соответствует следующим требованиям:

𝐼=𝐾⋅𝑆⋅√𝑡

Среди них 𝐾 — постоянная материала (приблизительно 1350 А · с -189·· мм - ² для сплава серебра и меди), S — площадь поперечного сечения расплава, а t — время действия.

2. Динамика освобождения пружины:

Пружина сжатия (усилие предварительного натяжения 50-80 Н) высвобождает энергию после разрыва расплава, заставляя расплавленную трубку отсоединяться от статического контакта с ускорением 3-5 м/с². Этот процесс требует преодоления силы электрического отталкивания (F=0,5L ′ I²) и силы трения (коэффициент трения 0,15-0,25) между контактами.

Направленное падение с помощью силы тяжести
Угол наклона между расплавленной трубкой и вертикальной осью рассчитан на 30 ° -45 °. После разрыва расплава центр тяжести расплавленной трубки смещается, образуя крутящий момент:

M=mg⋅l⋅sinθ

Среди них m - масса расплавленной трубки (около 2-5 кг), l - расстояние смещения центра тяжести (0,1-0,3 м), а θ - угол наклона. Когда крутящий момент превышает крутящий момент сопротивления вала (2-5 Н · м), трубка расплава совершает направленное падение на 60 ° -75 °, образуя видимый излом.

2. Типичные причины ненормального отсоединения
Отказ механической конструкции
1‍‌. Усталость пружины: когда коэффициент жесткости пружины снижается более чем на 15% после более чем 200 операций, недостаточная сила предварительной нагрузки приводит к нетоковому сбросу.

2. Заклинивание вала: старение консистентной смазки (проникновение <200 мм/10) или проникновение песка и пыли (размер частиц >50 мкм) приводит к тому, что крутящий момент сопротивления вала превышает проектное значение (>8 Н · м).

Несоответствие электрических параметров
1. Неправильный выбор расплава: когда номинальный ток расплава в три раза превышает ток нагрузки, нормальный ток нагрузки может вызвать тепловую вибрацию (частота 10-20 Гц), что приводит к механическому ослаблению.

2. Чрезмерное контактное сопротивление: Когда контактное сопротивление контакта превышает 500 мкОм, джоулев нагрев (Q=I ² Rt) вызывает локальное обугливание трубки из эпоксидной смолы, что приводит к снижению прочности конструкции более чем на 50%.

Влияние воздействия окружающей среды
1. Воздействие силы ветра: Сила ветра выше уровня 6 (>10,8 м/с) создает аэродинамическую силу (𝑀𝑤=0,5 𝜌𝑣 2 𝐶𝑑𝐴) на плавильную трубку, что может привести к случайному падению, если сочетается с направлением момента силы тяжести.

2. Нагрузка от ледяного покрытия: Когда толщина ледяного покрытия на поверхности плавильной трубки превышает 5 мм, дополнительная масса увеличивает смещение центра тяжести на 30% -50% и нарушает баланс момента.