Investigación sobre la confiabilidad del calentador eléctrico de aire acondicionado con protección de fusibles térmicos
Resumen: Los fusibles térmicos son un componente protector indispensable en varios productos eléctricos y electrónicos. Al mismo tiempo de una aplicación generalizada, el fusible térmico en sí expone inevitablemente algunos problemas y necesita mejorar continuamente su confiabilidad.
ntroducción: El fusible térmico también se llama fusible térmico y es un dispositivo de corte de circuito inductor de temperatura. El fusible térmico puede detectar el sobrecalentamiento de productos eléctricos y electrónicos en condiciones de trabajo anormales, cortando así el circuito para evitar incendios. El fusible térmico se usa principalmente en electrodomésticos o electrodomésticos similares, y su uso es extenso. y es un componente clave indispensable en aparatos electrodomésticos y comerciales y productos electrónicos. El fusible térmico descrito en este documento es un cuerpo de fusible cilíndrico en forma de fusible con una bolita sensible al calor (compuesto orgánico) como material sensible al calor capaz de transportar una gran corriente (6A a 25A). De hecho, el mapa de objetos se muestra en la Figura 1.
De acuerdo con la secuencia "cable de preacción - electrodo móvil - carcasa metálica - para conectar a través de la corriente", la temperatura aumenta y el sedimento termosensible se derrite cuando detecta calor. Después de que el gránulo termosensible se derrita, el resorte se estira y el contacto móvil se separa del extremo del cable para cortar la corriente (ver Figura 2).
El fusible caliente se instala en serie como un elemento en el circuito de trabajo de los aparatos eléctricos. Además de la desconexión oportuna en caso de anomalía, debe mantener una buena conductividad eléctrica en condiciones normales, lo más cerca posible de un cable. Si el valor de resistencia es demasiado grande, o incluso si la falla está desconectada, inevitablemente afectará a todo el circuito de trabajo. Por lo tanto, la fiabilidad de los fusibles calientes es muy importante.
Después de que se encuentra la falla del circuito abierto del fusible de calefacción eléctrica del aire acondicionado, hay algunos casos que no son causados por el sobrecalentamiento del entorno de trabajo. Es decir, el enlace del fusible se ha desconectado cuando no se alcanza la temperatura de protección de diseño, lo que hace que el circuito de trabajo de calefacción eléctrica se desconecte, lo que indica que la fiabilidad del cuerpo del fusible tiene ciertos defectos. Este documento principalmente realiza algunas investigaciones y análisis sobre tales problemas.
1 fusible pastilla sensible al calor corporal
1.1 Características del fusible
Parámetros característicos del fusible térmico:
1, temperatura de funcionamiento nominal (Tf): la temperatura a la que cambia el estado conductivo del fusible térmico;
2, la corriente de sobrecarga máxima (Im): la corriente máxima que puede soportar el fusible térmico;
3, manteniendo la temperatura (Th, Tc): la temperatura máxima permitida del fusible térmico en la corriente nominal, sin cambios en el estado conductivo dentro de las 168 horas;
4, la temperatura límite (Tm): la temperatura máxima que no se puede volver a encender después de activar el fusible térmico;
5, precisión de la acción: De acuerdo con los requisitos estándar, el rango de temperatura de funcionamiento del fusible térmico.
Cuando se selecciona el fusible de calefacción eléctrica del aire acondicionado, es necesario determinar el rango de temperatura de funcionamiento, que es Tf-10 ~ Tf. En general, la temperatura nominal del enlace térmico debe ser 25 ° C más alta que la temperatura máxima realmente utilizada.
1.2 Efecto de la temperatura ambiente en pastillas sensibles al calor
La vida útil del fusible caliente está estrechamente relacionada con la temperatura ambiente del uso a largo plazo del fusible caliente. Cuanto más cerca esté la temperatura ambiente de la temperatura de funcionamiento, más severo será el envejecimiento térmico de los gránulos sensibles al calor y menor será la vida útil de los fusibles térmicos. En particular, cuando la temperatura ambiente excede la temperatura de mantenimiento del fusible térmico, la vida útil del fusible térmico se acorta drásticamente. La Figura 3 muestra la curva de vida útil de un fusible térmico de 121 ° C de un fabricante a 109 ° C y 99 ° C.
1.3 Comparación de prueba
Se seleccionó como muestra un fusible de 121 ° C producido por un fabricante en el mercado, y se midió la altura del gránulo sensible al calor. La cocción a alta temperatura se llevó a cabo en un horno a diferentes temperaturas durante 30 minutos, y luego se midió la altura del gránulo sensible al calor después de la cocción y se comparó con la temperatura original.
En comparación, se puede encontrar que el fuselaje del fabricante no tiene sustancialmente ningún cambio de altura cuando se hornea a una temperatura alta de 95 ° C. Después de la cocción a alta temperatura a 106 ° C, la altura se ha reducido significativamente, lo que indica que los gránulos sensibles al calor han mostrado signos de fusión evidente en esta condición, pero en este momento todavía están lejos de alcanzar su temperatura de funcionamiento nominal. Al mismo tiempo, usamos un multímetro para medir la resistencia del fusible número 2, y encontramos que se ha abierto, y el estado después de la radiografía se muestra en la Figura 6.
En el proceso de ensamblaje de producción de calefacción eléctrica real, el cuerpo del fusible a menudo tiene que someterse a procesos de alta temperatura, como soldadura, cocción y tubos termocontraíbles, que inevitablemente se verán afectados. Por lo tanto, al realizar estos procedimientos, es importante prestar atención a la protección del fusible:
2) El fusible térmico puede empalmar cables o terminales.
Si el proceso de empalme no es confiable, se generará una alta resistencia, lo que causará un aumento repentino en la cantidad de calor generado por la energía, lo que eventualmente hace que el gránulo sensible al calor se derrita de manera anormal.
3) Al aplicar moldes de resina o mangas termocontraíbles, la temperatura en el cuerpo del fusible térmico debe controlarse para garantizar que su volumen no se contraiga durante el procesamiento, para no afectar su confiabilidad.
2 estructura mecánica del fusible
2.1 Estructura interna del fusible
El principio de funcionamiento del fusible de calefacción eléctrica se ha descrito anteriormente. El granulado sensible al calor es la clave, pero la acción protectora final y la conducción normal se realizan por su estructura mecánica interna. En la actualidad, su diseño adopta principalmente la estructura que se muestra en la Figura 7, y los fabricantes son ligeramente diferentes, pero en general es similar. Los cilindros de aislamiento, los resortes, los electrodos móviles (también conocidos como contactos en estrella), las placas circulares y las píldoras sensibles al calor se ensamblan en la carcasa metálica, y la parte de apertura de la carcasa metálica está completamente sellada con materiales de sellado.
El resorte, como fuente de energía de la fuerza mecánica, debe estar comprimido luego del ensamblaje normal. Al mismo tiempo, la pieza de contacto en estrella permanecerá en un estado vertical debido a la tensión de los resortes en ambos lados y estará en contacto con la carcasa metálica. La pieza de contacto en sí es pequeña y delgada, el material es blando y el área de la carcasa metálica de contacto es limitada. Por lo tanto, se imponen altos requisitos en su proceso de moldeo y proceso de ensamblaje, y tenemos que dudar de su fiabilidad.
2.2 Análisis de circuito abierto anormal del fusible
Los fusibles térmicos producidos por un fabricante han experimentado varias fallas de apertura única durante el uso del cliente, y no hay condiciones severas como alta temperatura y alta corriente durante el uso. El examen de rayos X también encontró que el gránulo sensible al calor del cuerpo fusible no se derritió, lo que indica que había un problema con el circuito de conducción interno del propio cuerpo fusible.
Comparando productos normales y defectuosos, podemos encontrar fácilmente los siguientes problemas:
a. Las muestras nº 2 y nº 4 se han moldeado, se han separado de la carcasa metálica y aquí se corta el circuito de conducción normal del fusible;
si. El electrodo de la muestra No. 3 está sesgado, el contacto entre el contacto estrella y la carcasa exterior es insuficiente, y la superficie de contacto entre el electrodo y el cable también es más pequeña que el producto normal.
La prueba se realiza pero la resistencia es mayor de lo normal (como se muestra en la Tabla 1).
Después del análisis, la causa de la anormalidad del cuerpo del fusible es causada por un mal procesamiento del contacto de estrella (sobremoldeo) y el sesgo del conjunto del electrodo flotante. Muestra que la tecnología y el diseño de producción y procesamiento del fabricante tienen ciertos defectos y no pueden garantizar la consistencia de sus productos. Se pueden realizar los siguientes ajustes desde el diseño y el control de tamaño interno para mejorar:
1) El diámetro interno de la tapa de cerámica está diseñado para reducirse, y la tolerancia de espacio entre el círculo interno de cerámica y el clavo flotante se reduce para evitar la distorsión del electrodo flotante;
2) Antes de la fábrica, se ajusta el rango de prueba de resistencia y resistencia, y se detecta y elimina el contacto entre la pieza de contacto de estrella y la carcasa exterior causada por la inclinación del clavo flotante;
3) Cambie el tamaño de la pieza de contacto en estrella, amplíe la caña de ocho garras, aumente el área de contacto con la carcasa de metal y mejore la confiabilidad.
3 Conclusión
1) La temperatura ambiente afecta la fiabilidad de los gránulos sensibles al calor del cuerpo fusible. Incluso si no se alcanza la temperatura de funcionamiento diseñada, el horneado prolongado a alta temperatura puede hacer que los gránulos sensibles al calor se derritan. Los fabricantes de fusibles deben considerar la optimización adecuada, al tiempo que garantizan la sensibilidad, pero también teniendo en cuenta la estabilidad a altas temperaturas; Como componente de calentamiento eléctrico, el cuerpo del fusible también debe prestar atención a la protección contra altas temperaturas durante el proceso de ensamblaje, y el valor de resistencia de la parte de unión del cable también debe controlarse.
2) El contacto en estrella del fusible es un componente relativamente frágil de la estructura mecánica. Existe un alto requerimiento de la tecnología de procesamiento, y no puede ocurrir ningún fenómeno de sobreformación. Al mismo tiempo, en el diseño de tamaño, se debe considerar para garantizar un contacto suficiente con la carcasa metálica.
ntroducción: El fusible térmico también se llama fusible térmico y es un dispositivo de corte de circuito inductor de temperatura. El fusible térmico puede detectar el sobrecalentamiento de productos eléctricos y electrónicos en condiciones de trabajo anormales, cortando así el circuito para evitar incendios. El fusible térmico se usa principalmente en electrodomésticos o electrodomésticos similares, y su uso es extenso. y es un componente clave indispensable en aparatos electrodomésticos y comerciales y productos electrónicos. El fusible térmico descrito en este documento es un cuerpo de fusible cilíndrico en forma de fusible con una bolita sensible al calor (compuesto orgánico) como material sensible al calor capaz de transportar una gran corriente (6A a 25A). De hecho, el mapa de objetos se muestra en la Figura 1.
De acuerdo con la secuencia "cable de preacción - electrodo móvil - carcasa metálica - para conectar a través de la corriente", la temperatura aumenta y el sedimento termosensible se derrite cuando detecta calor. Después de que el gránulo termosensible se derrita, el resorte se estira y el contacto móvil se separa del extremo del cable para cortar la corriente (ver Figura 2).
El fusible caliente se instala en serie como un elemento en el circuito de trabajo de los aparatos eléctricos. Además de la desconexión oportuna en caso de anomalía, debe mantener una buena conductividad eléctrica en condiciones normales, lo más cerca posible de un cable. Si el valor de resistencia es demasiado grande, o incluso si la falla está desconectada, inevitablemente afectará a todo el circuito de trabajo. Por lo tanto, la fiabilidad de los fusibles calientes es muy importante.
Después de que se encuentra la falla del circuito abierto del fusible de calefacción eléctrica del aire acondicionado, hay algunos casos que no son causados por el sobrecalentamiento del entorno de trabajo. Es decir, el enlace del fusible se ha desconectado cuando no se alcanza la temperatura de protección de diseño, lo que hace que el circuito de trabajo de calefacción eléctrica se desconecte, lo que indica que la fiabilidad del cuerpo del fusible tiene ciertos defectos. Este documento principalmente realiza algunas investigaciones y análisis sobre tales problemas.
1 fusible pastilla sensible al calor corporal
1.1 Características del fusible
Parámetros característicos del fusible térmico:
1, temperatura de funcionamiento nominal (Tf): la temperatura a la que cambia el estado conductivo del fusible térmico;
2, la corriente de sobrecarga máxima (Im): la corriente máxima que puede soportar el fusible térmico;
3, manteniendo la temperatura (Th, Tc): la temperatura máxima permitida del fusible térmico en la corriente nominal, sin cambios en el estado conductivo dentro de las 168 horas;
4, la temperatura límite (Tm): la temperatura máxima que no se puede volver a encender después de activar el fusible térmico;
5, precisión de la acción: De acuerdo con los requisitos estándar, el rango de temperatura de funcionamiento del fusible térmico.
Cuando se selecciona el fusible de calefacción eléctrica del aire acondicionado, es necesario determinar el rango de temperatura de funcionamiento, que es Tf-10 ~ Tf. En general, la temperatura nominal del enlace térmico debe ser 25 ° C más alta que la temperatura máxima realmente utilizada.
1.2 Efecto de la temperatura ambiente en pastillas sensibles al calor
La vida útil del fusible caliente está estrechamente relacionada con la temperatura ambiente del uso a largo plazo del fusible caliente. Cuanto más cerca esté la temperatura ambiente de la temperatura de funcionamiento, más severo será el envejecimiento térmico de los gránulos sensibles al calor y menor será la vida útil de los fusibles térmicos. En particular, cuando la temperatura ambiente excede la temperatura de mantenimiento del fusible térmico, la vida útil del fusible térmico se acorta drásticamente. La Figura 3 muestra la curva de vida útil de un fusible térmico de 121 ° C de un fabricante a 109 ° C y 99 ° C.
1.3 Comparación de prueba
Se seleccionó como muestra un fusible de 121 ° C producido por un fabricante en el mercado, y se midió la altura del gránulo sensible al calor. La cocción a alta temperatura se llevó a cabo en un horno a diferentes temperaturas durante 30 minutos, y luego se midió la altura del gránulo sensible al calor después de la cocción y se comparó con la temperatura original.
La muestra del fusible 1 se horneó en una caja roja a 95ºC durante 30 minutos, y se comparó la altura del gránulo sensible al calor como se muestra en la FIG. 4.
La muestra de fusible Nº 2 se horneó en un horno a 106 ° C durante 30 minutos, y la altura del gránulo sensible al calor se comparó como se muestra en la Figura 5.
La muestra de fusible Nº 2 se horneó en un horno a 106 ° C durante 30 minutos, y la altura del gránulo sensible al calor se comparó como se muestra en la Figura 5.
En comparación, se puede encontrar que el fuselaje del fabricante no tiene sustancialmente ningún cambio de altura cuando se hornea a una temperatura alta de 95 ° C. Después de la cocción a alta temperatura a 106 ° C, la altura se ha reducido significativamente, lo que indica que los gránulos sensibles al calor han mostrado signos de fusión evidente en esta condición, pero en este momento todavía están lejos de alcanzar su temperatura de funcionamiento nominal. Al mismo tiempo, usamos un multímetro para medir la resistencia del fusible número 2, y encontramos que se ha abierto, y el estado después de la radiografía se muestra en la Figura 6.
En el proceso de ensamblaje de producción de calefacción eléctrica real, el cuerpo del fusible a menudo tiene que someterse a procesos de alta temperatura, como soldadura, cocción y tubos termocontraíbles, que inevitablemente se verán afectados. Por lo tanto, al realizar estos procedimientos, es importante prestar atención a la protección del fusible:
2) El fusible térmico puede empalmar cables o terminales.
Si el proceso de empalme no es confiable, se generará una alta resistencia, lo que causará un aumento repentino en la cantidad de calor generado por la energía, lo que eventualmente hace que el gránulo sensible al calor se derrita de manera anormal.
3) Al aplicar moldes de resina o mangas termocontraíbles, la temperatura en el cuerpo del fusible térmico debe controlarse para garantizar que su volumen no se contraiga durante el procesamiento, para no afectar su confiabilidad.
2 estructura mecánica del fusible
2.1 Estructura interna del fusible
El principio de funcionamiento del fusible de calefacción eléctrica se ha descrito anteriormente. El granulado sensible al calor es la clave, pero la acción protectora final y la conducción normal se realizan por su estructura mecánica interna. En la actualidad, su diseño adopta principalmente la estructura que se muestra en la Figura 7, y los fabricantes son ligeramente diferentes, pero en general es similar. Los cilindros de aislamiento, los resortes, los electrodos móviles (también conocidos como contactos en estrella), las placas circulares y las píldoras sensibles al calor se ensamblan en la carcasa metálica, y la parte de apertura de la carcasa metálica está completamente sellada con materiales de sellado.
El resorte, como fuente de energía de la fuerza mecánica, debe estar comprimido luego del ensamblaje normal. Al mismo tiempo, la pieza de contacto en estrella permanecerá en un estado vertical debido a la tensión de los resortes en ambos lados y estará en contacto con la carcasa metálica. La pieza de contacto en sí es pequeña y delgada, el material es blando y el área de la carcasa metálica de contacto es limitada. Por lo tanto, se imponen altos requisitos en su proceso de moldeo y proceso de ensamblaje, y tenemos que dudar de su fiabilidad.
2.2 Análisis de circuito abierto anormal del fusible
Los fusibles térmicos producidos por un fabricante han experimentado varias fallas de apertura única durante el uso del cliente, y no hay condiciones severas como alta temperatura y alta corriente durante el uso. El examen de rayos X también encontró que el gránulo sensible al calor del cuerpo fusible no se derritió, lo que indica que había un problema con el circuito de conducción interno del propio cuerpo fusible.
Comparando productos normales y defectuosos, podemos encontrar fácilmente los siguientes problemas:
a. Las muestras nº 2 y nº 4 se han moldeado, se han separado de la carcasa metálica y aquí se corta el circuito de conducción normal del fusible;
si. El electrodo de la muestra No. 3 está sesgado, el contacto entre el contacto estrella y la carcasa exterior es insuficiente, y la superficie de contacto entre el electrodo y el cable también es más pequeña que el producto normal.
La prueba se realiza pero la resistencia es mayor de lo normal (como se muestra en la Tabla 1).
Después del análisis, la causa de la anormalidad del cuerpo del fusible es causada por un mal procesamiento del contacto de estrella (sobremoldeo) y el sesgo del conjunto del electrodo flotante. Muestra que la tecnología y el diseño de producción y procesamiento del fabricante tienen ciertos defectos y no pueden garantizar la consistencia de sus productos. Se pueden realizar los siguientes ajustes desde el diseño y el control de tamaño interno para mejorar:
1) El diámetro interno de la tapa de cerámica está diseñado para reducirse, y la tolerancia de espacio entre el círculo interno de cerámica y el clavo flotante se reduce para evitar la distorsión del electrodo flotante;
2) Antes de la fábrica, se ajusta el rango de prueba de resistencia y resistencia, y se detecta y elimina el contacto entre la pieza de contacto de estrella y la carcasa exterior causada por la inclinación del clavo flotante;
3) Cambie el tamaño de la pieza de contacto en estrella, amplíe la caña de ocho garras, aumente el área de contacto con la carcasa de metal y mejore la confiabilidad.
3 Conclusión
1) La temperatura ambiente afecta la fiabilidad de los gránulos sensibles al calor del cuerpo fusible. Incluso si no se alcanza la temperatura de funcionamiento diseñada, el horneado prolongado a alta temperatura puede hacer que los gránulos sensibles al calor se derritan. Los fabricantes de fusibles deben considerar la optimización adecuada, al tiempo que garantizan la sensibilidad, pero también teniendo en cuenta la estabilidad a altas temperaturas; Como componente de calentamiento eléctrico, el cuerpo del fusible también debe prestar atención a la protección contra altas temperaturas durante el proceso de ensamblaje, y el valor de resistencia de la parte de unión del cable también debe controlarse.
2) El contacto en estrella del fusible es un componente relativamente frágil de la estructura mecánica. Existe un alto requerimiento de la tecnología de procesamiento, y no puede ocurrir ningún fenómeno de sobreformación. Al mismo tiempo, en el diseño de tamaño, se debe considerar para garantizar un contacto suficiente con la carcasa metálica.
3) Las tolerancias de los componentes dentro del enlace fusible deben ser lo más estrictas posible de acuerdo con los requisitos. De lo contrario, inevitablemente se producirán problemas como el sesgo del electrodo flotante.
