Så om vi har en 10A säkring, och den har något godtyckligt motstånd som 100 ohm, ...

Denna typiska 10 A-säkring har ett motstånd på 5 mΩ. Så din gissning var ute med en faktor på cirka 20 000. Vid 10 A ges den förlorade effekten av \ $ P = I ^ 2R = 10 ^ 2 \ gånger 5m = 500 \ \ text {mW} \ $ .

MOTSTÅND: Säkringens motstånd är vanligtvis en obetydlig del av det totala kretsmotståndet. Sedan motstånd av fraktionerade amperesäkringar kan vara flera ohm, detta faktum bör övervägas när du använder dem i lågspänningskretsar. Verkliga värden kan erhållas med kontakta Littelfuse. Källa: Littlefuse Fuseology Application Guide (vilket är väl värt att läsa).

Anledningen till högre motstånd i fraktionerade amperesäkringar är att säkringstråden är ungefär lika lång som 10 A-versionen men skulle behöva vara mycket finare för att blåsa till exempelvis 100 mA. En 100 mA säkring kan skydda en krets som normalt drar, säg 50 mA. Om säkringsmotståndet var 1 Ω skulle det falla 50 mV över det i drift.

Den nödvändiga diametern för en säkringstråd kan beräknas från $$ d = \ left (\ frac {I_f} {C} \ right) ^ {\ frac {2} { 3}} $$ där I _f är smältströmmen i ampere, är C Preeces koefficient för den specifika metallen som används. (Källa: Ness Engineering.) Av detta kan vi se att 10 A och 0,1 A (en faktor 100) säkringar av samma material skulle resultera i 10 A säkring med en tråddiameter \ $ 100 ^ {\ frac {2} {3}} = 21,5 \ $ gånger den 0,1 A-säkringen.

... varför kallar vi det inte 1kV säkring (10 A * 100 ohm) eller 10 kW säkring (10 A * 10 A * 100 ohm)?

Eftersom det är en over-current-skyddsenhet.Säkringar har redan ett spänningsvärde som betyder något helt annat.Se nedan.

Säkringen behöver flera betyg:

• Strömmen (som jag tycker är uppenbar nog).
• Säkringens spänningsvärde.Detta anger den maximala spänningen den kan bryta pålitligt utan att bilda och upprätthålla en intern båge.
• Tidsbedömningen - hur snabbt den kommer att blåsa.

Littlefuse-artikeln täcker alla dessa i detalj, så det finns inget behov av att reproducera det här.

1. Ledaren misslyckas när den når en viss temperatur. Eftersom säkringen är i termisk kontakt med omgivningen kan den skingra en viss mängd energi innan den blåser.
2. Din 10A-säkring är konstruerad för att blåsa vid 10A (plus eller minus viss tolerans). Så det borde gå på 9A hela dagen.
   • Men den 10A-säkringen tar lång tid att blåsa vid 10A och kommer att blåsa mycket snabbare vid 20A och kan uppträda fel om du skjuter 100A genom den. Det finns en hel, främst försummad vetenskap med säkringar.
   • Och om du kör 10A-säkringen vid 9A eller 9.8A hela dagen, kommer den att bli varm och sakta brytas ned.
   • Vilket betyder att om det verkligen spelar roll hur snabbt det blåser, eller hur länge det varar, måste du prata med säkringstillverkaren.
3. Säkringar klassificeras i förstärkare eftersom det är vad de flesta som installerar säkringar bryr sig om. Den ideala 10A-säkringen tappar ingen spänning och varken blåser eller bryts ned till och med en nanoamp under 10A, men blåser omedelbart (eller efter en väldefinierad tid) över det. Inga ideala säkringar finns.
4. Medan du funderar över allt detta kanske du vill gräva upp några säkringsdatablad och titta . De goda företagen (Bussman, Littlefuse, etc.) specificerar detta - och det finns sådana saker som långsamma säkringar som är avsedda för tillfällig överbelastning och snabbsäkringar som är utformade för att reagera snabbare än "vanliga" säkringar. Om sättet som säkringen behöver reagera är icke-standardiserat och kritiskt, kan det bli en ganska teknisk övning att utforma en.

Normalt vet en säkring inte vilken spänningskrets den används i - den känner bara till strömmen som strömmar genom den, så det är det enda som kan få den att blåsa.

Säkringar har också ett spänningsvärde eftersom, när säkringen har blåst, kommer den att ha hela kretsspänningen över den, så den måste utformas för att säkert hantera den spänningen utan att bågas.

Fråga dig själv: Vad är syftet med en säkring?

1. Begränsa spänningen över säkringen? Nej detta är meningslöst.
2. Begränsa effekten som en säkring försvinner internt? Nej Detta är också meningslöst.
3. Begränsa strömmen genom säkringen? Överraskande, nej! En säkrings jobb är inte att skydda sig från någonting. En säkrings uppgift är att skydda lasten. Så antar att du bryr dig om strömmen i lasten, då skulle du bara bry dig om strömmen som säkringen blåser på som ett sekundärt problem eftersom last- och säkringsströmmarna råkar vara desamma
4. Begränsa spänningen i lasten? Förmodligen, ja men det finns problem med betygssäkringar på detta sätt som jag kommer att diskutera nedan.
5. Begränsa effekten i lasten? Förmodligen, ja men det finns problem med betygssäkringar på detta sätt som jag kommer att diskutera nedan.
6. Begränsa strömmen i lasten? Ja! Säkringens yttersta syfte är att skydda lasten. Jag kommer att diskutera varför strömmen är mer giltig än antingen spänning eller effekt i # 4 eller # 5

Lasten är kung. En säkring är inte utformad för att blåsa bara för sin egen skull. En säkring är utformad för att skydda lasten. Du saknar skogen för träd om allt du fokuserar på är när säkringen blåser. I slutändan bryr jag mig INTE ALLT om vilken spänning som finns över säkringen eller hur mycket ström säkringen försvinner när den blåser. Det jag bryr mig om är strömmen genom lasten är när säkringen blåser (och i förlängningen strömmen i säkringen när den blåser).

Du kan argumentera för att det är att begränsa effekten vid lasten eller spänningen vid belastningen, men du kan inte betygsätta säkringar baserat på lasteffekten eller spänningen eftersom dessa siffror är beroende av själva belastningen. Med andra ord betyder det att säkringen inte kan klassificeras på ett sådant sätt utan att veta exakt egenskaperna hos den belastning den används med.

I strängare termer beror detta på att säkringens läge i kretsen inte tillåter att den observerar effekten eller spänningen över belastningen.Den kan bara observera strömmen som går till lasten.Visst, säkringen kan observera sitt eget spänningsfall eller avleda ström från sin position i kretsen, men vi har redan konstaterat att det inte är relevant för att skydda systemet.

Om du ger mig en säkring med spänningen eller watt över den, måste jag gå igenom en massa onödiga beräkningar som tar hänsyn till de egenskaper som min belastning bara för att räkna ut om strömmen säkringen blåser på kommer attvara att skydda min belastning från överström, överspänning eller överbelastning.

Den avgörande punkten att förstå är det material som säkringstrådarna är gjorda av. Det är enkel, enkel metall. Metall har emellertid egenskapen att vara en cold ledare: Om du värmer upp en tråd blir den mindre och mindre en ledare och mer av ett motstånd.

Nu, om du har en säkring som arbetar under dess nuvarande gräns, förvandlas den till en liten bit elektrisk energi till värme, som snabbt försvinner och ledningen förblir sval. Följaktligen har den ett mycket lågt motstånd, så bara en liten mängd spänning faller vid säkringen.

När strömmen genom säkringen stiger över tröskeln blir säkringstråden varmare. Detta innebär att dess motstånd stiger, att en större del av spänningen faller över säkringen och som sådan att den förvandlar mer el till värme. Tvärmen i säkringstråden orsakar mer värme som produceras. Detta är en självförstärkande process, och eftersom det finns så mycket elektrisk energi tillgänglig som helt enkelt flödade genom säkringen när det var kallt, kan den varma säkringen hämta mycket ström från strömmen även innan den påverkar spänningen vid apparaten .

På grund av denna självförstärkande uppvärmningsprocess överhettas säkringen snabbt och bromsar kretsen.

Det är sant att säkringsledaren värms upp som svar på strömmen som strömmar genom den.Tråden i sig är utformad för att sprida den värmen genom ledning till sin omgivning så att säkringen inte smälter - förrän kraften som släpps ut i den överstiger ledningens kapacitet att leda bort den värmen.Sedan byggs värmen upp till den punkt där säkringstråden smälter.Genom att lägga till massan i tråden ökas dess termiska tidskonstant som ger möjligheten för den att hantera korta överspänningar av överström - vilket resulterar i en slo-blo säkring.

Säkringar är klassade för operating current.En 10A-säkring kommer inte att blåsa (eller "sakta brytas ned") vid 9A eller till och med 10A.Att det är märkt 10A betyder bara att tillverkaren garanterar att det fungerar som förväntat så länge du inte överskrider betyget.

Det betyder självklart att en 10A-säkring inte kommer att blåsa när du överstiger 10A.Om du tittar i ett datablad ser du faktiskt att du behöver något som 20A för att blåsa en 10A-säkring alls och kanske 30 + A om du vill att det ska ske ganska snabbt.

Säkringar har också spänningsfall, du behöver faktiskt både ström och spänning för att spränga en bit tråd.Men eftersom slutanvändare vanligtvis vill ha en exakt strömklassificering, mäter tillverkarna inte spänningsfall exakt och ger bara ett typiskt / maxvärde för det.Tänk dig att jag säger att jag har en 150 mV / 5 mOhm säkring: tror du att det skulle räcka för att skydda t.ex.en 1 kW nätbelastning?Du måste ta reda på den aktuella betyget att berätta.

Men misslyckas inte ledaren verkligen när en viss mängd energi / värme har släppts ut i ledaren? Då har ledaren en för hög temperatur och brinner / smälter. [...] Varför är det då så att jag kan använda säkringen kontinuerligt vid en lägre ström som 9A utan att säkringen också brinner, men bara lite senare?

Det spelar ingen roll hur mycket energi som har släppts ut i säkringen. Det som är viktigt är hastighet med vilken energi släpps ut i säkringen (det är kraft - I ² R) jämfört med den hastighet med vilken energi är försvann ut från säkringen via utstrålad värme och värmeledning.

När energi går in i säkringen snabbare än den går ut, värms säkringen upp. När säkringen värms upp ökar dock hastigheten med vilken energi släpps ut ur säkringen. Temperaturen kommer att öka tills värmeeffekten som strömmar ut ur säkringen matchar den värmeeffekt som går in (I ² R).

Så säkringen når snabbt en jämviktstemperatur som bestäms av strömmen. När denna temperatur är för hög kommer säkringen att gå.

Beroende på säkringsmaterialet kan det blåsa när jämviktstemperaturen når materialets smältpunkt, eller så kan det blåsa av den termiska runaway som @cmaster nämner i sitt svar. Vid den tidpunkten ökar den ökande temperaturen i säkringen effekten in snabbare än den ökar effekten out och jämvikten går förlorad.