Obliczanie drucików topikowych

Radioamator 1952/12

   Radioamator ma z natury swych zajęć, wiele ma do czynienia z prądem elektrycznym. Jedna zaś z najpoważniejszych spraw w związku z instalacjami elektrycznymi od największych do najmniejszych jest ich zabezpieczenie. Pod słowem zabezpieczenie, rozumiemy wmontowanie takich urządzeń, które odłączają dany obwód od sieci z chwilą jakiegokolwiek uszkodzenia tego pierwszego, prowadzącego do nadmiernego poboru prądu. Zabezpieczenia, odłączające układ od sieci, chronią jednocześnie kilka cennych obiektów, przede wszystkim sieć, wspólną własność ogółu a w tej sieci przewody, kable, transformatory, prądnice itd. Następnie instalację wewnętrzną użytkownika, wreszcie dane urządzenie, gdzie przy szybkim wyłączeniu można bardzo ograniczyć szkody wyrządzone przez powstałe uszkodzenie. Weźmy przykład: przebicie kondensatora elektrolitycznego filtru zasilania napięcia anodowego, może spowodować zniszczenie lampy prostowniczej a w dalszym ciągu przegrzanie i przepalenie transformatora sieciowego. Tych przykrych skutków unikniemy o ile część zasilająca odbiornika będzie należycie zabezpieczona, przy pomocy czułego, kalibrowanego bezpiecznika, produkcji fabrycznej.
   Posiadanie bezpiecznika fabrycznego jest zawsze bardzo pożądane, a nawet konieczne, o ile dość błahą naprawą jak wymianą bezpiecznika, zajmują się osoby nie fachowe. Radioamator da sobie jednak radę, gdy mu bezpieczników oryginalnych brak, pod warunkiem, że będzie miał dane techniczne, umożliwiające dobranie odpowiedniego z posiadanych, łatwo dostępnych drucików.
   Oczywiście każdy zdaje sobie z tego sprawę, że przepalenie przewodów elektrycznych metalowych pod wpływem nadmiernego prądu przepływającego, zależy od średnicy przewodu, ale nie tylko jedynie i wyłącznie od niej. Drucik topi się z chwilą osiągnięcia odpowiednio wysokiej temperatury. Temperatura topienia najczęściej używanych jako druciki topikowe metali, wynosi:

  1. miedź 1083oC
  2. cyna 232oC
  3. srebro 960oC
  4. ołów 327oC
  5. żelazo 1530oC
  6. ołów (66%) + ołów (34%) 182oC.

   Warunki w jakich topienie się odbywa, odgrywają dużą rolę i od nich również zależy osiągnięcie odpowiedniej temperatury. W większości wypadków, drucik topikowy stanowi tylko małą część masy całego bezpiecznika i dlatego wartość natężenia prądu potrzebna dla podniesienia drucika do temperatury topienia, zależy nie tylko od średnicy drucika, ale także zwłaszcza dla drucików cieńszych, od masy i w ogóle od materiału i sposobu wykonania całego bezpiecznika, zawieszenia drucika itp.
   Dlatego też sposoby wykonania bezpieczników są ściśle określone i to nawet niekiedy normami państwowymi. Bezpieczniki "radiowe" dla małych prądów, są wykonywane jako rureczki szklane, długości około 25mm i średnicy około 5mm z okuciami po obu końcach. Drucik topikowy przechodzi przez środek rurki i jest przylutowany do obu okuć, a przez całą swą długość wisi rozciągnięty w powietrzu. W ten sposób drucik mało traci swego ciepła, ponieważ otaczające go nieruchome, nie mogące uchodzić powietrze, będące jak wiemy złym przewodnikiem ciepła - nie wiele zabiera ciepła i temperatura drucika zależy w bardzo dużej mierze od właściwości metalu z jakiego jest on wykonany, jego składu chemicznego, średnicy, długości itp. mniej zaś od całej masy bezpiecznika.
   Wyobraźmy sobie, że po spaleniu się bezpiecznika, zechcemy go naprawić i to nawet przy użyciu identycznego drucika z jakiego był wykonany bezpiecznik fabryczny. Ponieważ jednak jest dość trudno przewlec drucik przez środek rurki bezpiecznikowej, przylutujemy go do obu zakończeń, prowadząc drucik po wierzchu rureczki szklanej. Czy będzie on wtedy odpowiadał ściśle własnościom bezpiecznika fabrycznego? Rzecz jasna, że nie ponieważ otaczające go obecnie powietrze ma możność ruchu, a więc i odprowadzania ciepła przez unoszenie, a poza tym bliski kontakt masy szkła, też przyczynia się do odprowadzania ciepła. W tych warunkach trzeba będzie więcej ciepła aby drucik doprowadzić do temperatury topnienia, co oznacza po prostu, że stopi się on przy większym prądzie niż bezpiecznik oryginalny.
   Jest więc rzeczą oczywistą, że przy naprawie bezpieczników powinniśmy naśladować wykonanie fabryczne pod każdym względem, zarówno grubości i materiału drucika topikowego, jak i sposobu wykonania. zachodzi jednak pytanie praktyczne, czy w ogóle nie należy przedsiębrać naprawy bezpieczników? Na to pytanie odpowiemy: o ile jesteśmy w posiadaniu odpowiedniego drucika, to możemy to zrobić śmiało, ponieważ różnice w prądzie stapiania, uzyskiwane przy różnych wykonaniach są w gruncie rzeczy nieznaczne i na sam fakt zabezpieczenia danego urządzenia wiele nie wpływają.
   Najbardziej ważna jest grubość i materiał drucika i jeżeli jest on właściwy, to można bezpieczniki zarówno radiowe jak i silnoprądowe, instalacyjne - naprawiać. Pod żadnym jednak pozorem radioamator nie powinien tolerować "bezpieczników" wykonanych ze szpilek do włosów, spinaczy i tym podobnych "materiałów zastępczych". Użytkownik tak "zabezpieczonej" instalacji, odczuje kiedyś skutki swej nierozwagi. Poza tym podkreślić należy, że brak należytego zabezpieczenia swej własnej instalacji jest czynem nie społecznym względem sąsiadów, korzystających z tego samego "pionu"; zamiast w jednym lokalu spalą się bezpieczniki centralne, na dopływie z kabla elektrowni.
   Musimy jeszcze nadmienić, że spalanie drucików topikowych oprócz wymienionych poprzednio okoliczności, zależy jeszcze w dużej mierze od czasu przepływu prądu. Krótkotrwały impuls prądu, o amperażu nawet znacznie większym od stapiającego drucik przejdzie bez śladu, jeśli bezwładność cieplna bezpiecznika jest odpowiednia, a która powoduje, że drucik osiąga właściwą temperaturę dopiero po upływie pewnego czasu. Ta bezwładność, a więc czas spalania, zależą od materiału drucika, jego średnicy, a poza tym od konstrukcji, masy i materiału.
   Warunki związane ze spalaniem się stopek bezpiecznikowych ustalają Polskie Normy Elektryczne (PNE 40,1-1949). Czytamy tam, że stopka powinna przepalać się w ciągu 10 sekund, przy przepływie prądu 2,75 razy większego od nominalnego stopki, zaś w ciągu godziny, przy prądzie większym 2 razy od nominalnego. Powinna wytrzymać w ciągu godziny bez przepalania się, prąd 1,5 razy większy od nominalnego. O impulsach chwilowych Norma nie mówi, są one bowiem dość trudne do ustalenia i zmierzenia. Łatwiej będą je znosić takie metale jak cyna, ołów, oraz ich stopy, ponieważ używane ich średnice są większe i bezwładność cieplna jest z pewnością większa. Jednak zarówno cyna jak i ołów są metalami deficytowymi i reglamentowanymi i nie można nimi szafować.
   Mógłby ktoś zaznaczyć, że stosowanie miedzi też jest pod tym względem nie wskazane, ale argumentem będzie, że wagowa ilość miedzi użyta na każdy bezpiecznik jest przeszło dwadzieścia razy mniejsza od cyny lub ołowiu.
   Załączone obok wykresy, pozwalają łatwo znaleźć średnicę drucika dającego bezpiecznik o żądanym prądzie nominalnym. Podkreślamy, że prąd wskazany jest nominalny w uprzednio omówionym sensie, a nie jest to prąd stapiający. Odczyt jest zupełnie oczywisty: obok każdej wartości średnicy, figuruje odpowiedni prąd nominalny i odwrotnie.

   Pozostaje jeszcze do krótkiego omówienia jedna drobna sprawa. W praktyce zdarza się często, że używamy nie jednego, lecz kilku drucików, dla uzyskania zabezpieczenia o żądanej wartości prądu; jak więc zwymiarować i jak poprowadzić druciki? Otóż jeśli druciki te będą poprowadzone niezależnie w pewnej choć niewielkiej odległości od siebie, to wtedy prąd nominalny każdego z nich należy pomnożyć przez ich ilość. Jeżeli natomiast druciki skręcimy dla uzyskania choćby większej solidarności mechanicznej - to wtedy prąd minimalny nie będzie sumą prądów nominalnych wszystkich drucików, lecz będzie od tej obliczonej sumy mniejszy.
   Przyjrzawszy się wykresom stwierdzimy, że wzrostowi np. dwukrotnemu średnicy drucika, nie odpowiada jak by to być powinno - zdawałoby się - czterokrotny wzrost prądu nominalnego. Wzrost ten będzie wolniejszy i to tłumaczy wszystko. Powodem zmniejszenia się prądu nominalnego, przy skręceniu drucików jest z pewnością zredukowanie zewnętrznej powierzchni chłodzącej. Oczywiście, że pewien dość zbliżony pogląd na prąd nominalny skręconych drucików, można sobie z tabel wyrobić, a może ktoś z Czytelników porobi trochę doświadczeń, oczywiście nie na instalacji oświetleniowej, ale przy pomocy niskosieciowego uzwojenia transformatora, opornika regulowanego, amperomierza i stopera, a następnie zechce się z nami podzielić ich wynikami.

Dodaj komentarz


Kod antyspamowy
Odśwież