Sicherung – dies ist ein spezielles Gerät, das verwendet wird, um das Stromnetz vor Überlastung und Kurzschluss zu schützen. Es ist ein kleiner Kolben mit einem Metallkontakt, der in einen elektrischen Stromkreis eingebettet ist. Wenn der Strom im Stromkreis den zulässigen Wert überschreitet, schaltet die Sicherung die Stromzufuhr automatisch ab, um mögliche Schäden und Brände zu verhindern.
Die wichtigsten Parameter der Sicherung sind Nennstrom und Nennspannung. Der Nennstrom gibt den maximalen Stromwert an, bei dem die Sicherung stabil läuft. Die Nennspannung bestimmt die maximale Spannung, bei der die Sicherung verwendet werden kann. Es ist wichtig, diese Parameter bei der Auswahl einer Sicherung zu berücksichtigen, damit sie den Anforderungen des Stromnetzes entspricht.
Die Sicherungstechnologie basiert auf einem thermischen oder elektromagnetischen Effekt. Es gibt einen Metallleiter in der Sicherung, der sich erwärmt, wenn Strom durch sie fließt. Wenn der Nennstrom überschritten wird, wird der Leiter auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, bei der die Sicherung ausgelöst wird. In der thermischen Sicherung erfolgt die Erwärmung durch den Strom selbst und im Elektromagnetischen durch das durch den durchströmenden Strom erzeugte elektromagnetische Feld.
Funktionsprinzip der Sicherung
Wenn der Stromkreis überlastet oder kurzgeschlossen ist, wird die Sicherung ausgelöst und stoppt den elektrischen Strom. Dazu überhitzt ein thermisches oder elektromagnetisches Element schnell und schaltet den elektrischen Stromkreis ab.
Die thermische Sicherung basiert auf der Verwendung einer niedrigschmelzenden Legierung, die sich schnell erwärmt, wenn ein großer Strom übertragen wird. Wenn die Temperatur der Legierung den Grenzwert erreicht, schmilzt sie und unterbricht den elektrischen Stromkreis.
Die elektromagnetische Sicherung arbeitet nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. In der Schaltung verläuft ein magnetischer Fluss, der von einem elektromagnetischen Element erzeugt wird. Bei starkem Strom wird das Magnetfeld so stark, dass es die Bewegung des Sicherungshalters verhindert oder ihn in eine sichere Position versetzt.
Die Auswahl der Sicherung erfolgt auf der Grundlage der Parameter des elektrischen Stromkreises, den sie schützen soll. Wichtige Parameter sind Nennstrom, Nennspannung und Schaltgeschwindigkeit. Der Nennstrom der Sicherung muss etwas kleiner sein als der maximale Strom, der durch den Stromkreis fließen kann. Die Nennspannung muss der Betriebsspannung des Stromkreises entsprechen. Die Schaltgeschwindigkeit der Sicherung muss schnell genug sein, damit die Sicherung Zeit hat, den Stromkreis zu trennen, bevor eine irreparable Beschädigung der Geräte oder des Stromkreises auftritt.
Hauptkenndaten
Die wichtigsten Parameter der Sicherung sind:
1. Der Nennstrom ist der maximal zulässige Strom, bei dem die Sicherung funktionsfähig bleibt und den Stromkreis schützt. Normalerweise wird der Nennstrom auf dem Sicherungsgehäuse oder auf der Verpackung angegeben.
2. Die Nennspannung ist die maximal zulässige Spannung, bei der die Sicherung ohne Verlust ihrer Eigenschaften verwendet werden kann. Die Nennspannung ist auch auf dem Gehäuse oder der Sicherungsverpackung angegeben.
3. Ansprechgenauigkeit - Dieser Parameter bestimmt, in welchen Grenzen die Stromabweichung vom Nennwert für die Betätigung der Sicherung zulässig ist. Die Genauigkeitsklasse wird normalerweise mit einem Buchstabencode wie F, G, H usw. bezeichnet.
4. Die Ansprechzeit ist die Zeit, in der die Sicherung den Stromkreis bei Überschreitung des Nennstroms abschaltet. Es kann je nach Art der Sicherung und ihren Parametern unterschiedlich sein.
5. Der Schmelzfaktor ist ein Parameter, der das Verhältnis der Wärme bestimmt, die während des Stromflusses in einer Sicherung erzeugt wird, zu der Wärme, die zum Schmelzen der Sicherung benötigt wird. Der Schmelzkoeffizient beeinflusst die Ansprechgeschwindigkeit der Sicherung bei Überlastung.
Die Kenntnis der grundlegenden Parameter der Sicherung ermöglicht die richtige Auswahl und Verwendung in elektrischen Schaltungen und bietet einen zuverlässigen Schutz vor Überlast und Kurzschlüssen.
Produktionstechnik
Die erste Stufe der Fertigungstechnologie besteht darin, eine Legierung herzustellen, aus der eine Sicherung hergestellt wird. Kupfer oder Aluminium wird normalerweise als Hauptmaterial verwendet. Die Legierung muss bestimmte Stärke- und Leitfähigkeitseigenschaften aufweisen, um sicherzustellen, dass die Sicherung ordnungsgemäß funktioniert.
Nach der Herstellung der Legierung ist die nächste Stufe der Produktion die Bildung des Drahtes des gewünschten Durchmessers. Dazu wird die Legierung auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und durch spezielle Pressmechanismen geleitet. Der resultierende Draht hat genaue Abmessungen und ermöglicht die weitere Herstellung von Sicherungen eines bestimmten Typs und Nennwerts.
Der Draht führt dann durch die Wickelphase zu speziellen Spulen oder Spulen. So entsteht ein "faltbares" Element, das für die nachfolgende Produktionsphase bereit ist.
Die nächste Stufe der Fertigungstechnologie ist die Bildung eines Sicherungsgehäuses. Es wird normalerweise aus Keramik hergestellt, die eine gute Wärmeableitung aufweist und vor Kurzschluss und Überlastung schützt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Draht von der Spule abgewickelt und in das Gehäuse gelegt.
Der letzte Schritt besteht darin, die Sicherung zu versiegeln. Zu diesem Zeitpunkt wird die Keramik auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, wodurch der Draht im Sicherungsgehäuse befestigt werden kann. Das Produkt wird dann gekühlt und auf die Einhaltung der erforderlichen Eigenschaften und Parameter überprüft.
Somit ist die Sicherungstechnologie ein komplexer und mehrstufiger Prozess, der es ermöglicht, zuverlässige und qualitativ hochwertige Produkte zu erstellen, um elektrische Anlagen vor Überlastung und Kurzschluss zu schützen.
Anwendung in Klasse 8
In der 8. Klasse stellen Sicherungen ein wichtiges Thema im Rahmen des Studiums der Grundlagen der Elektrotechnik dar. Wenn sie sich mit der Arbeit von Sicherungen auskennen, können die Schüler verstehen, wie diese Geräte elektrische Schaltungen vor Überlastung und Kurzschluss schützen.
Die Lektionen zu Sicherungen können nicht nur theoretische Materialien über die Arbeit und das Gerät dieser Geräte enthalten, sondern auch praktische Aufgaben. Während der Praxis können die Schüler elektrische Schaltungen mit Sicherungen sammeln und ihre Funktionsfähigkeit überprüfen.
Außerdem können die Schüler verschiedene Arten von Sicherungen und ihre Eigenschaften im Rahmen des Sicherungs-Studiums untersuchen. Eine gute Ergänzung zum Unterricht kann sein, Experimente durchzuführen, bei denen die Schüler die Funktion verschiedener Sicherungstypen in realen Situationen testen können.
Das Erlernen von Sicherungen in der 8. Klasse kann den Schülern auch helfen, Fähigkeiten im Umgang mit elektrischen Schaltungen zu entwickeln und sich der Bedeutung von Sicherheit im Umgang mit Elektrizität bewusst zu sein. Das Verständnis der Funktionsweise von Sicherungen ermöglicht es den Schülern, elektrische Geräte im täglichen Leben richtig und sicher zu verwenden.
