Quelle est la fonction du fusible ?
A fusible Il s'agit d'un composant de protection électrique installé dans un circuit pour assurer le fonctionnement sûr du circuit. Il est largement utilisé dans les systèmes de distribution d'énergie et les systèmes de contrôle, principalement pour la protection contre les courts-circuits ou les surcharges. Il s'agit d'un appareil électrique qui utilise un conducteur métallique comme fusible pour déconnecter le circuit et se connecter en série dans le circuit. Lorsqu'un circuit tombe en panne ou est anormal, le courant continue d'augmenter et l'augmentation du courant peut endommager certains composants importants ou précieux du circuit, brûler le circuit ou même provoquer un incendie.
Si le fusible est correctement placé dans le circuit, alors lorsqu'un courant de surcharge ou de court-circuit traverse le fusible, le fusible fondra et coupera le courant lorsque le courant monte anormalement à une certaine hauteur et à un certain moment, protégeant ainsi le système électrique, divers équipements électriques et appareils électroménagers en cas de surcharge ou de court-circuit.
Son poids record principe La formule consiste principalement à utiliser l'effet thermique du courant (Q=I²Rt), où Q est la chaleur générée en joules (J), I est le courant traversant la résistance en ampères (A), R est la valeur de résistance de la résistance en ohms (Ω) et t est le temps pendant lequel le courant traverse la résistance en secondes (s). Cette formule montre que lorsque le courant I traverse la résistance R, la chaleur Q générée au temps t peut être calculée en multipliant le carré du courant par la valeur de résistance et le temps. Cette chaleur peut faire fondre le fusible et déconnecter le circuit, contrôlant ainsi les effets nocifs de la surintensité à un niveau acceptable.
Structure du fusible
Généralement, les fusibles sont composés de quatre parties.
Le premier est l’élément fusible, qui est le noyau du fusible.
L'élément fusible est équivalent à un fil spécial connecté en série dans le circuit. Lorsque le circuit est court-circuité ou surchargé, le courant est trop important et le fusible fond en raison d'une surchauffe, coupant ainsi le circuit. Par conséquent, pour le matériau du fusible haute tension, l'exigence est qu'il ait un point de fusion bas, des caractéristiques stables, qu'il soit facile à fondre et à éteindre l'arc.
Les matériaux utilisés pour fabriquer des fusibles haute tension comprennent le cuivre, l'argent, le zinc, le plomb, l'alliage plomb-étain, etc. Les points de fusion de ces matériaux sont également différents, donc des courants différents nécessitent des matériaux différents, et leurs températures de fusion correspondent respectivement à 1080℃, 960℃, 420℃, 327℃ et 200℃. Les instructions d'utilisation de ces différents matériaux sont les suivantes :
① Le point de fusion des métaux tels que le zinc, le plomb et l'alliage plomb-étain est relativement bas, mais la résistivité est relativement élevée. Par conséquent, la section transversale de l'élément fusible à utiliser est relativement grande et davantage de vapeur métallique est générée lors de sa fusion, ce qui n'est pas propice à l'extinction de l'arc. Il est principalement utilisé dans les circuits inférieurs à 1 kV.
② Le cuivre et l'argent ont des points de fusion élevés, mais une faible résistivité, une bonne conductivité électrique et thermique. Par conséquent, la section transversale de l'élément fusible à utiliser est petite et la vapeur métallique générée lors de la fusion est faible, ce qui permet d'éteindre facilement l'arc et peut être utilisé dans les circuits à haute tension et à courant élevé. Cependant, si le courant qui le traverse est trop important et que la température est trop élevée pendant une longue période, il est facile d'endommager d'autres composants du fusible.
Pour faire fondre rapidement l'élément fusible, un courant important doit le traverser, sinon cela prolongera le temps de fusion, ce qui n'est pas bon pour la protection de l'équipement. Afin d'éliminer ce défaut, une petite bille d'étain ou de plomb est souvent soudée sur la masse fondue de cuivre ou d'argent pour réduire la température de fusion de la masse fondue et améliorer les performances de protection de la masse fondue.
Pour les fusibles du même type et de la même spécification, le matériau doit être le même, les dimensions géométriques doivent être les mêmes, la valeur de résistance doit être aussi petite que possible et cohérente et, surtout, les caractéristiques de fusion doivent être cohérentes.
La deuxième est la partie contact, qui en comporte généralement deux.
Il s'agit d'un élément important reliant la masse fondue et le circuit. Il doit avoir une bonne conductivité et ne doit pas produire de résistance de contact d'installation évidente.
Le troisième est la coque du fusible.
L'élément fusible est généralement fin et souple. La fonction de la coque est de fixer l'élément fusible et de rendre les trois parties un ensemble rigide pour une installation et une utilisation faciles. Il doit avoir une bonne résistance mécanique, une bonne isolation, une bonne résistance à la chaleur et une bonne résistance au feu, et ne doit pas se casser, se déformer, brûler ou court-circuiter pendant l'utilisation. Ce n'est qu'ainsi qu'il peut résister à la température de l'arc et à l'impact de la force mécanique et maintenir l'intégrité globale du fusible.
Le corps du tube est généralement constitué d'un tube en céramique ou en mélamine. Différents types de fusibles utilisent différents matériaux.
Par exemple, Fusibles standard britanniques sont principalement utilisés pour les équipements fabriqués dans les pays du Commonwealth. La coque est en céramique. Le produit présente les caractéristiques d'une petite taille et d'un rapport coût-performance élevé et est particulièrement apprécié par les fabricants d'onduleurs inférieurs à 240 V.
Fusibles nord-américains sont les plus largement utilisés, couvrant la plupart des produits électroniques de puissance. La coque de fusible standard nord-américaine est fabriquée en tissu maillé mélaminé et en procédé de stratification céramique, avec une forte résistance aux chocs, une faible valeur intégrale Joule, une faible perte de puissance et d'excellentes performances CC. Il est largement utilisé dans les sous-stations, les véhicules électriques et d'autres occasions.
Le Fusible à corps carré standard européen est fabriqué en matériau céramique. Ce produit présente les caractéristiques d'une faible température de fonctionnement, d'une faible perte de puissance et d'une faible valeur intégrale Joule. Il convient aux applications nécessitant une structure compacte, des performances supérieures et une puissance élevée, en particulier dans les véhicules électriques, la recharge de véhicules électriques, le stockage d'énergie et d'autres domaines.
Le quatrième est la base du fusible (support), qui sert généralement à fixer ou à protéger le fusible.
Les fusibles utilisés dans les circuits électriques et les équipements de haute puissance ont non seulement les quatre parties d'un fusible général, mais également un dispositif d'extinction d'arc. Étant donné que les circuits protégés par ce type de fusible ont non seulement un courant de travail important, mais également une tension élevée aux deux extrémités lorsque le fusible saute, il arrive souvent que le fusible ait fondu (soufflé) ou même s'est vaporisé, mais que le courant ne soit pas coupé.
La raison est qu'au moment du soufflage, un arc électrique se produit entre les deux électrodes du fusible sous l'action de la tension et du courant. Ce dispositif d'extinction d'arc doit avoir une forte isolation et une bonne conductivité thermique, et être chargé négativement. Le sable de quartz est un matériau d'extinction d'arc couramment utilisé.
Il peut absorber le conducteur et amortir la température de l'arc et l'impact mécanique, diviser et refroidir l'arc et générer une grande quantité de pression de gaz, ce qui a un effet déionisant sur l'arc et éteint l'arc rapidement, coupant ainsi le circuit ou isolant l'équipement défectueux du réseau électrique, garantissant le fonctionnement sûr d'autres zones ou d'autres équipements sur le réseau électrique.
De plus, certains fusibles sont dotés d'un indicateur de fusion, qui est une ligne conductrice parallèle. Lorsque l'élément fusible principal fond, il fond en même temps. La température élevée déclenche la poudre à canon ou la force élastique stockée, ce qui donne un déplacement visible ou indique l'action de l'interrupteur. Sa fonction est que lorsque le fusible est actionné (fondu), son apparence change dans une certaine mesure, ce qui est facile à trouver pour le personnel de maintenance, comme : s'allumer, changer de couleur, faire sortir un indicateur solide, etc.
Processus de production de fusibles
Sélection des matières premières
La fabrication de fusibles nécessite l'utilisation de matériaux ayant une bonne conductivité électrique et une bonne résistance au feu, tels que des matériaux métalliques tels que le cuivre, l'argent, l'aluminium, le tungstène et des matériaux non métalliques tels que la céramique et la fibre de verre. Lors du choix de l'un de ces matériaux, il est nécessaire de le sélectionner en fonction des caractéristiques et des exigences du circuit réel et de s'assurer que le courant nominal et le pouvoir de coupure du fusible peuvent être respectés.
Composants de fabrication
Les composants du fusible comprennent principalement l'élément fusible, les contacts, la coque du tube, le porte-fusible et d'autres pièces. Ces composants doivent passer par la fabrication de moules, le moulage par injection, le refroidissement, le démoulage et d'autres processus pour garantir la précision de leur apparence et de leur taille. Parmi eux, la fabrication de fusibles adopte généralement l'emboutissage, le moulage, le poinçonnage et d'autres processus pour préparer l'élément fusible. Il est nécessaire de contrôler avec précision la viscosité du matériau, le diamètre et la longueur ainsi que d'autres paramètres pour garantir le courant nominal et la capacité de coupure du fusible.
Montage
L'assemblage est une partie très importante de la production de fusibles. Il est nécessaire d'assembler chaque composant selon les exigences de conception et d'assurer le fonctionnement normal des composants. Un contrôle qualité est également requis pendant le processus d'assemblage. Tous les paramètres doivent répondre aux exigences de qualité avant de passer à l'étape suivante.
Tests
Il s'agit d'un maillon essentiel du processus de fabrication des fusibles, qui comprend principalement les tests de performances électriques et les tests de performances mécaniques. Lors du test de performances électriques, il est nécessaire de détecter si le courant nominal et la capacité de coupure du circuit du fusible et d'autres paramètres sont conformes aux normes, et s'il existe des fuites et d'autres problèmes. Lors du test de performances mécaniques, il est nécessaire de détecter si la résistance mécanique du fusible répond aux exigences d'utilisation.
Emballage et expédition
Enfin, une fois la production du fusible terminée, il doit être emballé et expédié pour garantir sa sécurité pendant le transport et l'utilisation. Une attention particulière doit être portée à ne pas utiliser de matériaux rugueux qui pourraient endommager le fusible.
Direction du développement de la technologie des fusibles
Avec le développement de nouvelles technologies telles que les nouvelles énergies et les énergies renouvelables, de nouvelles exigences sont constamment imposées aux fusibles. Les fabricants de fusibles doivent continuellement améliorer le niveau des matériaux et des processus de fabrication pour mieux répondre aux exigences de sécurité des circuits et de protection des équipements, ce qui se reflète principalement dans les aspects suivants.
1. Exigences de performances plus élevées
Avec la diversification et la modernisation des produits électroniques, de nombreuses nouvelles exigences de protection des circuits ont été formulées. En conséquence, de nombreux nouveaux types de fusibles dotés de nouvelles fonctions de protection apparaîtront les uns après les autres, tels qu'une action de fusion plus rapide, une forte résistance aux impulsions, un courant nominal faible ou plus élevé et une taille plus petite, etc.
2. Développement vers l'intelligence et la miniaturisation
Nouveaux types de protection : protection électrostatique, protection contre la foudre, protection contre les interférences électromagnétiques, etc. Le développement des fusibles peut se faire vers la miniaturisation, le montage en surface, l'intégration multifonction ou multi-circuits, devenant un nouveau produit avec des caractéristiques de protection contre les surintensités et d'autres caractéristiques de protection des circuits, et même avec des fonctions réutilisables.
3. Évolution vers une orientation plus respectueuse de l’environnement
Les fusibles actuels contiennent généralement du plomb, du cadmium et d'autres métaux lourds, qui polluent l'environnement et nuisent au corps humain. Avec les progrès de la technologie, notamment le développement de nouveaux matériaux, les fusibles deviendront de plus en plus respectueux de l'environnement et diront progressivement adieu à ces métaux lourds qui polluent l'environnement.
4. Les performances en matière de sécurité seront encore améliorées.
En cas de coupure de courant, les fusibles peuvent exploser, provoquer des arcs électriques, etc. en raison d'une surintensité de résonance harmonique, ce qui nuit à l'environnement. Nous pensons qu'avec le développement de la technologie, ces problèmes seront résolus.
5. Tendances numériques
Numérisation du processus de conception dans la fabrication : c'est-à-dire simuler le processus de fabrication et utiliser la puissante fonction de calcul des ordinateurs pour tester l'essai des pièces, afin de rationaliser avec précision la conception et l'amélioration des pièces et des processus, économisant ainsi du temps de conception et de test.
Réalisation du processus de production numérique : utilisation d'ordinateurs pour réaliser une automatisation complète du processus de production, combinant l'ensemble du système de production et le système de transport logistique pour compléter l'ensemble du processus de production de fabrication.
6. Raffinement
Avec l'amélioration continue des méthodes de fabrication, la précision s'améliore constamment. Par exemple, au 20e siècle, l'erreur de fabrication dite ultra-précise a été réduite à 10 μm, puis à 1 μm, puis à 0.1 μm. À la fin du siècle, elle a atteint 0.01 μm, et maintenant elle atteint 1 nm. Avec l'amélioration continue de la nanotechnologie à l'avenir, le processus de fabrication entrera également pleinement dans l'ère nano.
7. Tendance de développement de l'intégration et de l'automatisation
Le développement de l'intégration est le résultat d'une automatisation poussée, c'est-à-dire que l'ensemble du processus de fabrication est transformé d'une production décentralisée à une production entièrement intégrée et continue. L'intégration future sera la fabrication intégrée de l'ensemble du produit fini, ce qui permettra de réaliser l'ensemble du processus de conception, de production, d'assemblage, d'inspection du produit fini et de livraison dans un système automatisé.
