Кроме широко известных электрических предохранителей (плавких, электромагнитных, и т.д.), существуют и другие типы. В частности, для защиты электронных и других устройств от перегрева (независимо от причин этого перегрева) применяют полимерные электрические предохранители. Один из типов таких предохранителей показан на рисунке.
Предохранитель работает следующим образом.
В рабочем состоянии полимерная вставка - твердая. Снизу она поджата мощной пружиной 1 через перфорированный диск 1. Другим концом пружина 1 прижимает диск 2 и пружинящую звездочку к токовводу 2 (слабая пружина 2 не может отжать звездочку от токоввода 2). Электрический ток проходит в токоввод 1, течет по корпусу предохранителя, через скользящие контакты звездочки проходит в звездочку и выходит в токоввод 2.
При достижении температуры плавления полимерной вставки полимер плавится и сквозь отверстия в перфорированном диске 1 перетекает в пространство, занятое пружиной 1. А точнее, пружина 1 вместе с перфорированным диском 1 продвигается в область, занятую расплавившимся полимером. Давление пружины 1 на диск 2 ослабевает до нуля, так что усилий пружины 2 оказывается достаточно для отталкивания звездочки и диска 2 и для разъединения электрического контакта звездочки с токовводом 2. Электрическая цепь разомкнута необратимо.
Ключевым элементом этого предохранителя является полимерная вставка, и именно она является средоточием недостатков предохранителя, основными из которых являются нестабильность температуры срабатывания и малая допустимая токовая нагрузка.
Данный объект можно представить и как операционную систему, и как предметную.
Представим сначала как операционную систему.
ГПФ операционной системы - разомкнуть электрическую цепь "источник тока - приемник тока" при наступлении ЧП - достижении заданной предельной температуры.
Элементный состав операционной системы:
- Зафиксировать наступление ЧП (достижение заданной температуры);
- Передать информацию о наступлении ЧП исполнительному устройству (и команду на исполнение);
- Произвести исполнительное действие (раздвинуть контактирующие элементы электрической цепи)
 |
А теперь представим термопредохранитель как предметную систему.
ГПФ предметной системы - разомкнуть электрическую цепь "источник тока - приемник тока" при наступлении ЧП - достижении заданной предельной температуры.
Состав предметной системы (основные подсистемы):
- Измерительная подсистема, фиксирующая наступление ЧП (достижение заданной температуры);
- Транспортная информационная подсистема, передающая информацию о наступлении ЧП исполнительному устройству (и команду на исполнение);
- Исполнительная подсистема, раздвигающая контактирующие элементы электрической цепи
- Транспортная механическая подсистема, осуществляющая необходимое механическое перемещение элементов
Элементный состав основных подсистем:
Измерительная: полимер.
Транспортная информационная: полимер-диск1-пружина1-диск2-звездочка-пружина2.
Транспортная механическая: пружина2-звездочка-диск2-пружина1-диск1-полимер
Исполнительная: пружина2-звездочка-токоввод2.
Не останавливаясь на элементном составе (все элементы перечислены выше), составим структурную схему предохранителя. Пунктирными связями на схеме обозначена связь типа "нелокализованный механический контакт". Кроме того, не обозначены связи с внешней средой (токовые - через токовводы, тепловые - через те же токовводы, корпус и эпоксидную заливку).
Теперь разрисуем на базе этой структурной схемы всю систему потоков в термопредохранителе.
 |
При этом на схеме не обозначен еще один немаловажный поток - поток тепловой энергии, генерируемой омическим нагревом деталей протекающим током. И обозначить этот поток непросто, так как источниками его являются как сами электропроводные элементы объекта, так и места их механического (и электрического) контакта.
Теперь разберемся с основными недостатками этого термопредохранителя и построим для них цепочки нежелательных эффектов.
На верхней схеме видно, что плохая герметичность корпуса "работает" в сторону и физической, и химической деградации полимера. В цепочке физической деградации ее влияние не является определяющим (от нее цепочка проходит через несколько ветвлений типа "И", когда одновременно нужно устранить и еще некоторые недостатки). А вот химическую деградацию устранение этой негерметичности корпуса подавит полностью, так как вся нижняя часть цепочки отпадает, а верхнее ветвление типа "ИЛИ" исключает и воздействие смежного недостатка (ни кислорода, ни воды внутри предохранителя уже нет).
 |
| Возврат к схеме аналитического этапа | Переход к схеме синтетического этапа |