Der Grund, warum Sicherungen länger brauchen, um durchzubrennen, wenn die Eingangsleistung höher als normal ist

Wenn eine höhere als normale Eingangsspannung (Spannung) angeschlossen ist, dauert es länger, bis der Sicherungsschmelzdraht durchbrennt. Dies liegt hauptsächlich an den folgenden Gründen:

Der Einfluss des Zusammenhangs zwischen Strom und Spannung

Ohmsches Gesetz in Aktion

Gemäß dem ohmschen Gesetz (wobei I der Strom, U die Spannung und R der Widerstand ist), führt bei konstantem Schaltkreiswiderstand ein Spannungsanstieg in der Regel zu einem Anstieg des Stroms. Für einige Schaltkreise, die Induktivitäten, Kondensatoren und andere Bauteile enthalten, führt jedoch ein Spannungsanstieg nicht unbedingt zu einem sofortigen proportionalen Anstieg des Stroms.

Zum Beispiel, in einem Schaltkreis, der Induktivitäten enthält, wird bei plötzlichem Spannungsanstieg die Induktivität eine Gegen-EMK erzeugen, um den schnellen Stromänderungen entgegenzuwirken, wodurch der Strom relativ langsam ansteigt. Das bedeutet, dass für kurze Zeit, obwohl die Spannung erhöht ist, der Strom möglicherweise nicht den Durchschlagsstromwert der Sicherung erreicht.

Einfluss der Lastcharakteristiken

Verschiedene Lasten reagieren unterschiedlich auf Spannungsänderungen. Einige Lasten haben relativ stabile Stromanforderungen, sodass auch bei erhöhter Eingangsspannung der Stromanstieg begrenzt bleibt. Zum Beispiel wird der Spannungsregler in einigen elektronischen Geräten die Stabilität des Ausgangsstroms innerhalb eines bestimmten Bereichs aufrechterhalten, selbst wenn die Eingangsspannung steigt, wird der Strom nicht signifikant erhöht.

Für rein ohmsche Lasten, wie Heizkörper, führt ein Spannungsanstieg zu einem proportionalen Anstieg des Stroms. In der Praxis sind jedoch viele Schaltkreise keine rein ohmschen Lasten, sodass der Effekt eines Spannungsanstiegs auf den Strom komplizierter ist.

Faktoren im Sicherungsmechanismus

Wärmeanreicherungsprozess

Eine Sicherung brennt durch, weil die durch den Strom erzeugte Wärme die Kapazität der Sicherung übersteigt. Wenn die Eingangsspannung erhöht wird, kann der Strom zwar zunehmen, aber die Zeit, die benötigt wird, bis die Wärmeanreicherung ausreicht, um die Sicherung durchbrennen zu lassen, wird länger sein.

Sicherungen bestehen in der Regel aus Metallmaterial mit niedrigem Schmelzpunkt, und wenn ein elektrischer Strom hindurchfließt, wird Wärme erzeugt, die die Temperatur der Sicherung anhebt. Eine Sicherung brennt nur durch, wenn die Temperatur hoch genug ist, um das Material zu schmelzen. Die Wärmeanreicherung ist ein zeitabhängiger Prozess, selbst wenn der Strom ansteigt, braucht es eine gewisse Zeit, bis die Sicherung die erforderliche Temperatur erreicht.

Zum Beispiel, eine Sicherung, die für einen bestimmten Strom ausgelegt ist, kann bei normaler Betriebsspannung innerhalb weniger Sekunden durchbrennen, wenn der Strom überschritten wird. Wenn jedoch die Eingangsspannung ansteigt und der Strom entsprechend zunimmt, kann es aufgrund der relativ langsamen Wärmeanreicherung mehrere zehn Sekunden oder sogar länger dauern, bis die Sicherung durchbrennt.

Konstruktionsmerkmale von Sicherungen

Die Konstruktion von Sicherungen berücksichtigt in der Regel eine bestimmte Toleranz gegenüber Überspannung und Überstrom. Bei einem Spannungsanstieg innerhalb eines bestimmten Bereichs wird die Sicherung nicht sofort durchbrennen, sondern kann für eine gewisse Zeit Überspannungen und -ströme aushalten, um Fehldurchbrennungen aufgrund von kurzzeitigen Spannungsfluktuationen oder kurzen Überströmen zu vermeiden.

Zum Beispiel können einige hochwertige Sicherungen einen breiten Betriebs-Spannungsbereich und eine bessere Überspannungsfestigkeit aufweisen und bei leicht erhöhter Eingangsspannung noch für eine gewisse Zeit normal arbeiten, ohne sofort durchzubrennen. Dies dient dazu, die Zuverlässigkeit und Stabilität des Schaltkreises zu verbessern und häufige Austausch von Sicherungen zu vermeiden.