Analyse de la fiabilité et du détachement anormal du fusible de décrochage

La fonction de « chute » du fusible à déclenchement est au cœur de sa conception fonctionnelle, mais la survenue de chutes inattendues en cours de fonctionnement constitue une préoccupation majeure pour le personnel d'exploitation. Cet article analyse les conditions limites de fonctionnement normal et de détachement anormal du point de vue de l'équilibre mécanique et de la défaillance matérielle, et propose des stratégies de contrôle technique.

1. Mécanisme mécanique des mouvements normaux
Déclenchement et déverrouillage mécanique du disjoncteur
1. Seuil de rupture de fusion :

La fusion (alliage argent-cuivre) subit une rupture par transition de phase due à l'accumulation de chaleur par effet Joule sous courant de surcharge ou de court-circuit. Le courant critique du fusible répond aux exigences suivantes :

n=n⋅n⋅√n

Parmi ces exigences, n est la constante du matériau (environ 1 350 A·s -189··mm-² pour l'alliage argent-cuivre), S est la section transversale de la fusion et t est le temps d'action.

2. Dynamique de relâchement du ressort :

Le ressort de compression (force de précontrainte de 50 à 80 N) libère de l’énergie après la rupture du matériau fondu, ce qui provoque le détachement du tube de fusion du contact statique à une accélération de 3 à 5 m/s². Ce processus nécessite de surmonter la force de répulsion électrique (F = 0,5 L′I²) et la force de frottement (coefficient de frottement de 0,15 à 0,25) entre les contacts.

Chute directionnelle assistée par gravité
L’angle d’inclinaison entre le tube de fusion et l’axe vertical est conçu pour être compris entre 30 ° et 45 °. Après la rupture du matériau fondu, le centre de gravité du tube de fusion se déplace, créant un couple :

M = mg⋅l⋅sinθ

Parmi ces valeurs, m représente la masse du tube de fusion (environ 2 à 5 kg), l la distance de décalage du centre de gravité (0,1 à 0,3 m) et θ l’angle d’inclinaison. Lorsque le couple dépasse le couple résistant de l'arbre (2-5 N·m), le tube de fusion subit une chute directionnelle de 60° à 75°, formant une fracture visible.

2. Causes typiques d'un détachement anormal
Défaillance de la structure mécanique
1. Fatigue du ressort : Lorsque le coefficient de rigidité du ressort diminue de plus de 15 % après plus de 200 manœuvres, une force de précharge insuffisante entraîne un délestage sans courant.

2. Blocage de l'arbre : Le vieillissement de la graisse lubrifiante (pénétration < 200 mm/10) ou l'intrusion de sable et de poussière (granulométrie > 50 µm) entraînent un couple résistant de l'arbre supérieur à la valeur de conception (> 8 N·m).

Défaut de correspondance des paramètres électriques
1. Mauvais choix du matériau de fusion : Lorsque le courant nominal du matériau de fusion est trois fois supérieur au courant de charge, le courant de charge normal peut provoquer des vibrations thermiques (fréquence de 10 à 20 Hz), entraînant un desserrage mécanique.

2. Résistance de contact excessive : Lorsque la résistance de contact est supérieure à 500 μΩ, l’échauffement par effet Joule (Q = I ² Rt) provoque une carbonisation locale du tube en résine époxy, entraînant une diminution de plus de 50 % de la résistance structurelle.

Effet d’interférence environnementale
1. Impact de la force du vent : Une force du vent supérieure à 6 (> 10,8 m/s) génère une force aérodynamique (n=0,5 μΩ 2 μΩ) sur le tube de fusion, ce qui peut provoquer une chute accidentelle si elle est combinée à la direction du moment de gravité.

2. Charge de la couche de glace : Lorsque l’épaisseur de la couche de glace à la surface du tube de fusion est supérieure à 5 mm, la masse supplémentaire augmente le décalage du centre de gravité de 30 % à 50 % et perturbe l’équilibre du moment.