Análisis de confiabilidad y desprendimiento anormal de la acción del fusible de caída

La característica de "caída" del fusible de desconexión es su diseño funcional fundamental, pero la ocurrencia de caídas inesperadas durante la operación es una preocupación clave para el personal de operaciones. Este artículo analiza las condiciones límite para la operación normal y el desprendimiento anormal desde la perspectiva del equilibrio mecánico y el fallo del material, y propone estrategias de control técnico.

1. Mecanismo mecánico de los movimientos normales
Disparo y desbloqueo mecánico del interruptor
1. Umbral de fractura de la masa fundida:

La masa fundida (aleación de plata y cobre) sufre una fractura por transición de fase debido a la acumulación de calor Joule bajo sobrecarga o corriente de cortocircuito. La corriente crítica del fusible cumple los siguientes requisitos:

θ = θ⋅θ⋅√θ

Entre ellos, θ es la constante del material (aproximadamente 1350 A·s -189·· mm² para la aleación de plata y cobre), S es el área de la sección transversal de la masa fundida y t es el tiempo de acción.

2. Dinámica de liberación del resorte:

El resorte de compresión (fuerza de pretensión: 50-80 N) libera energía tras la fractura del material fundido, provocando que el tubo se separe del contacto estático con una aceleración de 3-5 m/s². Este proceso requiere superar la fuerza de repulsión eléctrica (F=0,5L′I²) y la fuerza de fricción (coeficiente de fricción: 0,15-0,25) entre los contactos.

Caída direccional asistida por gravedad
El ángulo de inclinación entre el tubo y el eje vertical está diseñado para ser de 30° a 45°. Tras la fractura del material fundido, el centro de gravedad del tubo se desplaza, generando un par:

M=mg⋅l⋅sinθ

Entre ellos, m es la masa del tubo (aprox. 2-5 kg), l es la distancia de desplazamiento del centro de gravedad (0,1-0,3 m) y θ es el ángulo de inclinación. Cuando el par supera el par de resistencia del eje (2-5 N·m), el tubo de fusión completa una caída direccional de 60° a 75°, formando una fractura visible.

2. Causas típicas de desprendimiento anormal
Fallo de la estructura mecánica
1. Fatiga del resorte: Cuando el coeficiente de rigidez del resorte disminuye en más del 15% después de más de 200 operaciones, una fuerza de precarga insuficiente provoca una pérdida de corriente.

2. Atasco del eje: El envejecimiento de la grasa lubricante (penetración <200 mm/10⁻¹) o la intrusión de arena y polvo (tamaño de partícula >50 μm) hacen que el par de resistencia del eje supere el valor de diseño (>8 N·m).

Desajuste de parámetros eléctricos
1. Selección incorrecta de la masa fundida: Cuando la corriente nominal de la masa fundida triplica la corriente de carga, la corriente de carga normal puede causar vibración térmica (frecuencia de 10-20 Hz), lo que provoca un aflojamiento mecánico.

2. Resistencia de contacto excesiva: Cuando la resistencia de contacto del contacto es superior a 500 μΩ, el calentamiento Joule (Q = I ² Rt) provoca la carbonización local del tubo de resina epoxi, lo que resulta en una disminución de más del 50 % de la resistencia estructural.

Efecto de interferencia ambiental
1. Impacto de la fuerza del viento: La fuerza del viento superior al nivel 6 (>10,8 m/s) genera una fuerza aerodinámica (αλ = 0,5 μέν μεν) sobre el tubo de fusión, lo que puede provocar una caída accidental si se combina con la dirección del momento de gravedad.

2. Carga de la capa de hielo: Cuando el espesor de la capa de hielo en la superficie del tubo de fusión es superior a 5 mm, la masa adicional aumenta el desplazamiento del centro de gravedad entre un 30 % y un 50 % y altera el equilibrio del momento.