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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Rückstellbare Sicherung Phoenix. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schutz der Geräte vor Notbetrieb des Netzes, unterbrechungsfreie Stromversorgungen Stromüberlastungen, Kurzschlüsse in Stromversorgungskreisen... Um sich vor dieser Geißel zu schützen, verwenden die Geräte ein Werkzeug, das so alt wie die Welt ist: Sicherungen. Einige sind in speziellen Haltern montiert, andere sind in eine Leiterplatte eingelötet, was zwar das Design selbst vereinfacht, es jedoch schwierig macht, ausgebrannte „Einsätze“ durch wartungsfähige zu ersetzen. Stromüberlastungen, Kurzschlüsse in Stromversorgungskreisen... Um sich vor dieser Geißel zu schützen, verwenden die Geräte ein Werkzeug, das so alt wie die Welt ist: Sicherungen. Einige sind in speziellen Haltern montiert, andere sind in eine Leiterplatte eingelötet, was zwar das Design selbst vereinfacht, es jedoch schwierig macht, ausgebrannte „Einsätze“ durch wartungsfähige zu ersetzen. Seit kurzem ist eine dritte Art von Sicherungen weit verbreitet – die selbstrückstellende Sicherung. Wie der sagenhafte Vogel Phönix sind diese Schutzprodukte für Elektro- und Funkgeräte zur „Selbstregeneration“ fähig. Aber nicht durch Zauberei, sondern dank der besonderen Eigenschaften einer Überlastschutzplatte aus Kunststoff auf Basis eines kristallinen Polymers, in deren Dicke eine Masse von Partikeln aus elektrisch leitfähigem Ruß dispergiert ist. Beide Ebenen einer solchen Platte sind mit Metall beschichtet (Spritzen) und mit Draht- oder Bandleitungen ausgestattet. Unter normalen Betriebsbedingungen kommen im Kunststoff dispergierte Kohlenstoffpartikel miteinander und mit den gesprühten Elektroden in Kontakt, wodurch mehrere parallel in Reihe geschaltete elektrische Leiterbahnen für lpa6 entstehen (Abb. 1a). Tritt jedoch eine Stromüberlastung auf, erwärmt sich die Phoenix-Sicherungsplatte. Es kommt zu einem Übergang des Polymers in einen amorphen Zustand und zu einer starken Volumenzunahme des Kunststoffs, wodurch die Kohlenstoffkörner auseinandergedrückt werden, sodass nur noch eine sehr geringe Anzahl leitfähiger Ketten erhalten bleibt (Abb. 1b).
Dementsprechend steigt der ohmsche Widerstand der Überlastschutzplatte sprunghaft an, was auch von der Temperatur abhängt (Abb. 2). Dadurch wird der Stromkreis praktisch unterbrochen. Dieser geräteschützende Zustand kann unbegrenzt anhalten und wird durch einen geringen Leckstrom aufrechterhalten.
Unter den selbstrückstellenden Sicherungen sind bei Funkamateuren die „Phönixe“ am beliebtesten, deren Bezeichnung die Abkürzung MF-R (oder MF-S) und eine Zahl enthält, die den maximalen Betriebsstrom in Zehntel A angibt (siehe Tisch). Sie werden in drei typischen Ausführungen hergestellt (Abb. 3). Modifikationen zum Schutz der Batterien vor Kurzschlüssen und Überhitzung während des Ladevorgangs sind mit Bandklemmen ausgestattet.
Wie bei Sicherungen mit Drahtsicherung hängt die Geschwindigkeit des „Phönix“ stark von der Vielfachheit des Überlaststroms relativ zu Inom ab. Ein typischer MF-R040 arbeitet beispielsweise in 6 Sekunden bei 0,1 A und zehnmal schneller bei 10,5 A. Wenn die Gründe für die Stromüberlastung beseitigt sind, kühlt die „Phoenix“-Sicherung für einige Zeit ab und kehrt in ihren ursprünglichen Betriebszustand zurück. Natürlich wird der Prozess dieser Selbstheilung auch von der Umgebungstemperatur beeinflusst. Beim Schutz des Laststromkreises mit einer solchen speziellen Sicherung empfiehlt es sich, zumindest eine einfachste Signalisierung seines Zustands einzuführen, beispielsweise über eine LED (Abb. 4). Die Funktionsfähigkeit des Lastkreises kann anhand des Leuchtens von HL1 beurteilt werden. Beim Schutzabschalten fällt die an die LED-Anzeige angelegte Spannung stark ab und HL1 erlischt. Mit der Beseitigung der Schäden im Stromkreis und der Abkühlung des „Phönix“ wird dessen elektrische Leitfähigkeit wieder hoch. Ein Indikator für die Wiederherstellung der Funktion und Betriebsbereitschaft der Sicherung ist die Wiederaufnahme der LED-Beleuchtung.
Die Eigenschaften der „Phoenix“-Sicherung können bei der Konstruktion eines relativ einfachen Leistungsschalters zum periodischen Einschalten der Last genutzt werden (Abb. 5a). Beim Anlegen der Spannung entsperrt der Schalter SA1 den Verbundtransistor VT1-VT2, in dessen Kollektorkreis sich eine Wicklung des elektromagnetischen Relais K1 befindet, das die Kontakte 4 und 5 schließt. Durch die Sicherung FU1 und die Sicherung FU1 beginnt ein Strom zu fließen Lampe EL1, deren Größe für den „Phönix“ entscheidend ist. Nach der Wartezeit zum Aufwärmen der Überlastschutzplatte löst die Sicherung aus, wodurch der Verbundtransistor eingeschaltet wird und dementsprechend die Relaiswicklung K4 stromlos wird. Die Kontakte 5 und 1 öffnen sich und trennen die Last – Lampe EL1. Nach dem Abkühlen der Platte (und damit der Selbstheilung des „Phönix“) öffnet sich der Verbundtransistor VT2-VTXNUMX wieder und der gesamte Vorgang wiederholt sich.
Hauptmerkmale der selbstwiederherstellenden Sicherungen der gängigsten Serien MF-R und MF-S
Es empfiehlt sich, die Funktionsweise des Schaltplans eines solchen Automaten auf einem Steckbrett zu debuggen. Als Stromquelle sollte vorzugsweise eine kleine 4-Volt-Batterie verwendet werden. Die Lampe (oder Lampengruppe) muss für eine Spannung von 3,5-4 V und einen Strom von ca. 1 A ausgelegt sein. Zum Schalten einer solchen Last ist das RES-9-Relais mit einem Wicklungswiderstand von 30 Ohm ideal. Wenn wir außerdem anstelle der EL1-Lampe einen Widerstand aus zwei parallel geschalteten MLT-2-10-Ohm-Widerständen anlöten, ist es möglich, den zweiten normalerweise offenen Relaiskontakt (im Schaltplan nicht dargestellt) zum Einschalten zu verwenden eine leistungsstärkere Lampe oder ein elektrisches Haushaltsgerät, das über das Beleuchtungsnetz mit Strom versorgt wird. Die Platine zur Montage einer bereits debuggten Maschine lässt sich problemlos aus einseitiger Folienplatine oder Getinax herstellen. Die erforderlichen Umrisse der Pseudoleiterbahnen der Platine können durch Durchschneiden der Folie bis zur Isolierunterlage erhalten werden. Autor: P. Jurjew
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