Lewati ke isi

Sekering

Kurikulum: KS3, GCSE, Sek I, cycle 4

Buka versi lengkap ↗

Tujuan

Mengamati bagaimana sekering melindungi rangkaian dari beban lebih dan dari hubungan pendek, dan mengapa arus nominalnya disesuaikan dengan beban.

Rangkaian

Sumber 6 V, sekering 0,5 A, dan amperemeter terhubung ke dua busbar. Di antara busbar terdapat tiga cabang: cabang bawah berisi lampu 6 V / 0,5 W, cabang tengah berisi beban 5,1 Ω di belakang sakelar terbuka, cabang atas berisi tombol tekan — tombol ini membuat hubungan pendek antara kedua busbar selama ditekan. Lampu menyala dan amperemeter menunjukkan sekitar 83 mA.

Langkah kerja

  1. Tutup sakelar beban. Amati sekering, lampu, dan amperemeter.
  2. Buka sakelar. Ganti patron sekering: kosongkan kotak centang “Putus” di kartu parameter sekering.
  3. Atur arus nominal ke 2 A dan tutup lagi sakelar beban. Catat pembacaan amperemeter.
  4. Tekan dan tahan tombol. Amati sekering dan indikator daya sumber.
  5. Lepaskan tombol, buka sakelar beban, kembalikan arus nominal ke 0,5 A, dan nyalakan sumber dengan tombol dayanya.
  6. Tekan lagi tombol. Amati sekering dan indikator daya sumber.
Hasil yang diharapkan

Beban 5,1 Ω menambah sekitar 1 A pada arus lampu — sedikit lebih dari dua kali arus nominal patron sekering 0,5 A. Patron sekering tipe cepat yang nyata masih akan bertahan beberapa detik pada arus sebesar itu: kalor keluar melalui tutup ujung, dan makin dekat arus ke ambang batas, makin lama patron bertahan. Di sini patron putus setelah setengah detik hingga beberapa detik, berbeda untuk setiap patron sekering. Rangkaian terputus, lampu padam, dan amperemeter menunjukkan 0. Patron sekering yang putus tetap terbuka sampai diganti. Pada arus di bawah sekitar 1,9 kali arus nominal, patron sekering sama sekali tidak putus.

Patron sekering 2 A menahan arus yang sama: amperemeter menunjukkan sekitar 1,0 A. Tetapi pada hubungan pendek arusnya sekitar 7 A — hanya 3,4 kali arus nominalnya, dan patron sekering seperti itu memerlukan sepersepuluh detik. Proteksi beban lebih sumber lebih cepat, 20 ms: indikator daya berkedip merah, sumber mati, dan patron sekering tetap utuh. Patron sekering dengan arus nominal yang terlalu besar tidak melindungi rangkaian.

Dengan patron sekering 0,5 A, arus hubungan pendek sekitar 6 A, yaitu 12 kali arus nominalnya: patron sekering putus dalam beberapa milidetik, sebelum proteksi beban lebih sumber bekerja, dan sumber tetap menyala.

Pertanyaan

  1. Mengapa sekering dihubungkan seri dengan beban, bukan paralel?
  2. Apa yang terjadi jika Anda memasang patron sekering dengan arus nominal yang jauh lebih besar daripada arus beban?
  3. Apa kelebihan sekering dibandingkan proteksi beban lebih sumber, yang mematikan seluruh sumber?
  4. Mengapa patron sekering putus dalam hitungan detik pada arus dua kali lipat, tetapi dalam hitungan milidetik pada hubungan pendek?
Jawaban
  1. Pada hubungan seri, seluruh arus beban mengalir melalui sekering, dan ketika patron sekering putus, rangkaian terputus. Sekering yang dipasang paralel akan membuat hubungan pendek pada beban dengan hambatannya yang kecil dan langsung putus, dan setelah itu beban tetap terhubung ke sumber tanpa proteksi.
  2. Patron sekering melewatkan arus yang terlalu besar bagi beban dan kabelnya, sehingga rangkaian dibiarkan tanpa proteksi. Pada rangkaian ini patron 2 A menahan beban lebih 1 A dan tetap utuh pada hubungan pendek 7 A, yang hanya 3,4 kali arus nominalnya: proteksi beban lebih sumber lebih dahulu mematikan sumber.
  3. Setiap cabang dapat memiliki sekering sendiri dengan arus nominal yang sesuai dengan bebannya, sehingga gangguan hanya memutus cabang itu dan bagian rangkaian lainnya tetap bekerja. Pada rangkaian ini patron 0,5 A putus dalam beberapa milidetik dan sumber tetap menyala; proteksi sumber baru bekerja di atas 3 A dan mematikan semua yang terhubung ke sumber.
  4. Kalor yang dilepaskan pada kawat adalah \(P = I^2 R\). Hingga sekitar 1,9 kali arus nominal, kalor keluar melalui tutup ujung sebelum kawat mencapai titik lelehnya; pada dua kali arus nominal pemanasannya hanya sedikit lebih besar, sehingga suhu kawat perlahan-lahan naik sampai titik leleh dalam beberapa detik. Pada hubungan pendek, 12 kali arus nominal, pemanasannya 144 kali nilai nominal, dan kawat meleleh dalam beberapa milidetik sebelum kalornya sempat keluar.