Как работает плавкий предохранитель: принцип действия и особенности применения

как работают и где применяются, достоинства и недостатки приборов

Предохранитель — защитный элемент, который помогает предотвратить развитие какой-либо аварии. Вариантов этого прибора существует несколько: электромеханические, электронные, самовосстанавливающиеся и плавкие. Последние являются одним из самых распространенных вариантов. Чтобы понять, для чего применяются плавкие предохранители, необходимо изучить их свойства и особенности использования.

Общие характеристики

Плавкий предохранитель — это одноразовый компонент, который защищает источник тока от излишней нагрузки, являясь самым слабым звеном в сети. Элементы такого типа используются почти во всех электросетях.

Чтобы понять, как работает плавкий предохранитель, следует изучить его строение и функции.

Этот небольшой прибор состоит из отрезка проволоки, который рассчитан на прохождение тока не выше определенного значения. Если сила тока увеличивается, то специальная плавкая вставка начинает расплавляться или даже испаряется. Таким образом, происходит разрыв в электрической цепи.

Плавкие компоненты — это надежный и дешевый способ защитить свою технику. Конструкция такого защитного элемента включает в себя корпус — базовую деталь, которая обеспечивает подключение предохранителя к электрической цепи. Изготавливается обычно из специальных сортов керамики или стекла. Основа предохранителя — особая плавкая вставка, токопроводящий элемент, который состоит из сплава таких металлов, как цинк, медь, свинец и железо.

Помимо плавкого участка, на корпусе также расположено устройство для управления расплавляющимся элементом, датчик срабатывания, небольшая табличка с указанием модели и типа. Кроме всего прочего, корпус имеет функцию камеры гашения электрической дуги.

Любой предохранительный элемент обладает специальной маркировкой, которая указывает:

1. Степень или интервал защиты. Например, а — защита от короткого замыкания, g — защита от перегрузки.
2. Вид и устройства и основные сферы его применения. Например, G — универсальное устройство, B — для защиты горного оборудования, Tr — для трансформаторов и так далее.

Разновидности приборов

Плавкие предохранители с успехом используются в качестве защитной аппаратуры среди систем электроснабжения. Чаще всего их применяют в домах старого жилищного фонда, а также на производстве.

Главное преимущество этого прибора — низкая стоимость и простота в обслуживании. Классификаций очень много и единой системы не существует.

Но все же плавкие предохранительные элементы различаются:

1. По типу исполнения — разборные и неразборные.
2. По наполнению: наполненные и ненаполненные. Наиболее часто для наполнения используют кварцевый песок, так как он хорошо гасит дугу.
3. По рабочим характеристикам: полупроводниковые, низковольтные, на среднее или высокое напряжение. Полупроводниковые или быстродействующие имеют очень быстрое время срабатывания, поэтому очень популярны. Низковольтные модели используются для контроля цепей с напряжением до 1 кВ. Видами, рассчитанными на низкое напряжение, пользуются для защиты трансформаторов, двигателей и батарей от излишней нагрузки до 30 кВ. Что касается промышленных объектов, то там практикуется эксплуатация предохранителей, которые рассчитаны на высокое напряжение.
4. По виду: вилочные, пробковые, ножевые, кварцевые и т. д. Вид прибора определяется в основном сферой использования. Например, вилочные используют в автомобилях, пробковые — для приборов освещения и маломощных двигателей.

Преимущества и недостатки

Плавкие предохранители, как и все приборы, используемые в нашей жизни, имеют достоинства и недочеты. К положительным характеристикам этого маленького, но такого важного элемента, можно отнести:

1. Простую конструкцию, которая исключает поломку механизма.
2. Слабую скорость действия, поэтому плавкие вставки используют для избирательности.
3. Сохранение свойств после замены предохранителя, в то время как подгоревшие контакты автомата значительно изменяют характеристики защиты.
4. Отключение тока только в одной фазе — аварийной (если в асимметричной цепи имеется 3 фазы). В других фазах питание сохранится.

Что касается недостатков, то они тоже имеются. Например:

1. Одноразовое применение без возможности ремонта.
2. Конструкция предохранителя, позволяющая недобросовестным мастерам производить шунтирование, что повышает вероятность возгорания проводки.
3. Перекос фаз при значительных токах.
4. Возможность незаконной установки предохранителя на повышенное значение тока.

Несмотря на все изъяны данных элементов, плавкие предохранители — это незаменимая деталь многих приборов электрической сети. При правильном выборе элемент обеспечит защиту оборудования не только от короткого замыкания и повреждений, но и от возгорания и пожара.

Предохранители | Устройство автомобиля

Какое назначение предохранителей на автомобиле?

Предохранители предназначены для защиты изоляции проводов и приборов от перегорания, а аккумуляторной батареи от чрезмерной разрядки в случае короткого замыкания в цепи электрооборудования автомобиля. Предохранители могут быть плавкими или тепловыми (термобиметаллическими), многократного и однократного действия.

Как устроен плавкий предохранитель?

Плавкий предохранитель (рис.122, а) состоит из проволочки 4 заданного сечения, смонтированной на текстолитовой вставке 2 и изготовленной из сплава олова и свинца или меди и рассчитанной на определенную силу тока. Вставка устанавливается на панели 1 и последовательно включается в цепь защищаемого прибора. По проволочке проходит ток, питающий потребитель. В случае короткого замыкания в этой цепи сила тока резко возрастает, проволочка нагревается и плавится, прерывая цепь, и прибор отключается. Чтобы снова включить прибор в цепь, необходимо выявить и устранить неисправность, вызвавшую короткое замыкание, установить новую проволочку, взяв запасную 3. Плавкие предохранители устанавливаются на автомобиле УАЗ.

Рис.122. Предохранители:
а – плавкие; б – тепловой многократного действия; в – однократного действия.

Как устроен и работает тепловой предохранитель многократного действия?

Термобиметаллический предохранитель многократного действия (рис.122, б) состоит из двух пластин 7 и 8, на концах которых имеются серебряные контакты 5 и 6. Пластина 7 биметаллическая, т. е. изготовлена из двух металлов с разным коэффициентом линейного расширения. Под действием упругости биметаллической пластины контакты стремятся находиться в сомкнутом состоянии (положение I) и пропускают ток к потребителю. При коротком замыкании в цепи, сила тока резко возрастает, биметаллическая пластина нагревается, выгибается и размыкает контакты, прерывая цепь, и отключает потребитель от источника тока (положение II). Биметаллическая пластина остывает, так как ток по ней не проходит, выпрямляется и опять замыкает контакты, снова проходит ток и включается потребитель, пластина опять нагревается, выгибается и размыкает контакты, прерывая цепь. Такой предохранитель устанавливают в цепи света фар. Поэтому при его срабатывании будет частое включение и выключение света (мигание), а в кабине автомобиля слышны характерные щелчки. В этом случае необходимо остановить автомобиль, выявить и устранить неисправность.

Как устроен и работает тепловой предохранитель однократного действия?

Тепловой предохранитель однократного действия (рис.122, в) состоит из изолированного корпуса 11, в котором установлена биметаллическая пластина 12 с контактами 13. Под действием пластины контакты прижимаются к токоподводящим клеммам 14. Над биметаллической пластиной смонтирована кнопка 9 с пружиной 10. При исправной цепи ток проходит через биметаллическую пластину и прибор работает (положение I). В случае короткого замыкания биметаллическая пластина нагревается и выгибается, размыкая цепь и включая прибор (положение II). После остывания пластина не возвращается в исходное положение и контакты остаются разомкнутыми даже и после устранения неисправности. Для замыкания контактов необходимо нажать кнопку 9 и отпустить. Пружина 10 удерживает ее в верхнем (ненажатом) состоянии.

***
Проверьте свои знания и ответьте на контрольные вопросы по теме «Приборы освещения»

автомобиль, биметаллический, контакт, пластина, предохранитель, ток, цепь

Смотрите также:

Плавкий предохранитель — элемент силовой электроники

Для лучшего понимания средств и методов защиты электрических и электронных устройств в аварийных и близких к таковым режимах рассмотрим наиболее характерные режимы перегрузок электрических цепей. В большинстве случаев все электрические аварийные режимы могут быть отнесены к одной из двух категорий — перенапряжения и экстратоки. Первые происходят при воздействии на линии электропередачи и оборудование грозовых разрядов, при резкой коммутации тока в линиях и устройствах со значительной индуктивностью, при неправильном функционировании преобразовательных систем и т. д. Вторые могут быть вызваны короткими замыканиями, механическими перегрузками электроприводов, неисправностями в электронных силовых блоках и т. п.

В общем случае, экстратоком называют любой ток в цепи, превосходящий по значению ток в цепи при нормальных рабочих условиях. Существует два типа экстратоков — токи перегрузки и токи короткого замыкания. Током перегрузки обычно считают ток, превышающий ток в рабочих условиях, но протекающий через проводимости элементов цепи и нагрузки, которые имеют существенную (с учетом значения рабочего тока) величину. Зачастую токи перегрузки превышают номинальный рабочий ток в 1,5–6 раз. Обычно они вызваны пусковыми токами электродвигателей в момент запуска, токами намагничивания сердечников трансформаторов, зарядом конденсаторов фильтров и т. п. Такие токовые перегрузки безопасны и называются рабочими перегрузками. Длительности рабочих перегрузок относительно невелики, и, соответственно, перегрев устройств за их счет очень незначителен. Перегрузки, длительные по времени, обычно происходят изза механических повреждений электродвигателей приводов, нагрузки на оборудование, превышающей расчетную, подключения к одной цепи большого количества потребителей электроэнергии. Перегрузки по току такого характера могут вызывать существенное повышение температуры проводников, преобразователей, трансформаторов и выход их из строя. Однако из-за относительно небольшой величины тока в цепи (по сравнению с коротким замыканием) повреждения оборудования носят не мгновенный характер, а требуют достаточно длительного времени и могут быть легко предотвращены. Током короткого замыкания (КЗ) называют ток, протекающей в цепи, проводимость которой существенно выше, чем проводимость в нормальных условиях. При коротком замыкании ток в цепи может превышать рабочий ток в сотни и тысячи раз. Если цепь с таким током не разорвать в течение разумного времени (максимально — единицы секунд, обычно — гораздо меньше), то повреждения оборудования, вызванные столь большими токами, могут быть фатальными — это разрушение изоляторов, расплавление и испарение проводников, дугообразование, воспламенение горючих материалов. Кроме того, большие значения токов короткого замыкания вызывают значительные силы магнитного взаимодействия токонесущих проводников, приводящих их к деформации и разрушению. Короткие замыкания являются одной из важных причин пожаров в быту и на производстве, приносящих огромные убытки.

Рис. 1. Упрощенная схема типового подключения потребителей

Наиболее надежным средством защиты от экстратоков, не зависящим от внешних условий, механического состояния и т. п., являются плавкие предохранители. Работа этих приборов основана на свойствах «плавкой перемычки», помещенной в корпус и подключенной к выводам. Электрическое сопротивление перемычки достаточно мало, поэтому в нормальных условиях она играет роль обычного проводника. При превышении тока в цепи номинального значения, на которое рассчитана перемычка, количество тепла, выделяемое в ней, растет. Это приводит к увеличению ее сопротивления и, соответственно, к дополнительному разогреву. Процесс развивается лавинообразно и, в конечном итоге, приводит к расплавлению перемычки, тем самым разрывая защищаемую от экстратоков цепь. Чем больше величина экстратока, тем быстрее плавится перемычка. Это фундаментальное свойство позволяет использовать плавкие предохранители для надежной защиты цепей даже от токов короткого замыкания. Несмотря на то, что плавкие предохранители как устройства защиты электрических цепей известны и применяются уже почти полторы сотни лет, ряд их характеристик остается непревзойденными другими системами токовой защиты. В частности, плавкие предохранители:

• отличаются очень высокой стабильностью времятоковых характеристик и не требуют периодического обслуживания и ремонта;
• обладают очень высокой разрывной способностью, то есть могут выдерживать очень большие токи без физического разрушения конструкции;
• не дают «лавинных» сгораний: при правильном выборе, в аварийном режиме сгорает только ближайший к аварийному участку предохранитель, таким образом обеспечивается выборочная защита и обесточивание цепей;
• обеспечивают оптимальную токоограничивающую защиту цепей — в силу своих рабочих характеристик.

Современный плавкий предохранитель представляет собой достаточно сложное электротепломеханическое устройство со стабильными характеристиками и свойствами, знание которых является необходимым условием успешного применения предохранителей и надежной защиты силовых систем в аварийных режимах. И если еще 40–50 лет назад во многих случаях считалось допустимым применение вместо плавких предохранителей обыкновенных железных гвоздей (в некоторых справочниках по электротехнике издания 50–60-х годов прошлого века даже приводились данные по току плавления гвоздей различных диаметров и длин), то сегодня в условиях массового применения полупроводниковых преобразователей, трансформаторов и конденсаторов с большой удельной мощностью, такой подход не просто неприемлем, а недопустим в принципе, поскольку может привести к очень серьезным авариям.

Обратимся к основным характеристикам, определяющим типы плавких предохранителей.

Номинальное напряжение. Его значение для предохранителя должно быть равно или выше напряжения в защищаемой цепи. Предохранитель на напряжение 600 В может быть использован для защиты цепей с напряжением 220 В, но не наоборот. Номинальное напряжение характеризует способность плавкого предохранителя разрывать цепь, находящуюся под напряжением в условиях перегрузки, в частности, гашение вольтовой дуги, возникающей при плавлении перемычки. Предохранитель с номинальным напряжением, меньшим, чем напряжение в цепи, в ряде случаев может не погасить дугу за требуемое время, в результате чего цепь не будет разорвана больше времени, чем это допустимо. Это особенно важно для предохранителей, защищающих полупроводниковые преобразователи, поскольку именно для таких устройств очень важно разорвать цепь за минимально возможное время.

Номинальный ток. Это основная характеристика любого предохранителя. При выборе прибора по его номинальному току необходимо учитывать конкретные условия работы предохранителя, в частности, вид нагрузки цепи. Номинальный ток предохранителя не должен превышать допустимую величину тока цепи. Например, если проводник рассчитан на пропускание тока в 20 А, то максимальная величина номинального тока плавкого предохранителя для данной цепи равна 20 А.

Однако из этого правила есть и исключения (как обычно, лишь подтверждающие правило). Типичный случай — цепи питания электродвигателей. Для того чтобы при пуске двигателя под нагрузкой не произошло сгорание предохранителя, допустимо выбирать быстродействующие предохранители на номинальный ток в 3 раза выше долговременного тока, потребляемого двигателем при полной нагрузке, а предохранители с медленным срабатыванием — на ток, в 1,75 раза превышающий указанный ток двигателя.

Разрывная способность. Любое устройство токовой защиты электрической цепи должно выдерживать без физического разрушения передачу энергии короткого замыкания. Если ток короткого замыкания будет больше, чем ток, который способно выдержать устройство защиты, то оно может разрушиться, усугубляя тем самым аварийную ситуацию. Таким образом, применяемое устройство защиты (в частности, предохранитель) должно быть способно выдержать любой теоретически возможный аварийный ток. Наибольшая величина этого тока называется максимальным разрывным током или разрывной способностью предохранителя.

С точки зрения величины разрывной способности современные плавкие предохранители существенно превосходят своих конкурентов — термоэлектрические и электромагнитные автоматы. Так, типовое значение разрывной способности автоматов широкого применения превышает 10–12 кА, в гораздо более дорогих автоматах специальных конструкций — 18–25 кА, в то время как для большинства предохранителей типовое значение составляет 40–50 кА, а для ряда приборов разрывная способность может достигать 200–400 кА. Поэтому именно плавкие предохранители используются для защиты автоматов защиты как менее надежных устройств.

Рассмотрим две важные особенности применения плавких предохранителей.

Последовательная защита и предотвращение лавинных сгораний. Правильно выбранные величины номинального тока предохранителей в различных участках цепи позволяют в случае аварии в какой-либо одной ветви обесточить только эту ветвь, без обесточивания других устройств, расположенных ближе к источнику энергии, чем аварийное. Это свойство хорошо иллюстрирует упрощенная схема куста потребителей электроэнергии, приведенная на рис. 1.

При аварии в ветви «C» сгорает лишь предохранитель FU3, таким образом, другие потребители, подключенные к ветви B, не обесточиваются и продолжают функционировать. Аналогично, потребители, подключенные к ветви «А», продолжают функционировать независимо от аварийной ситуации в ветви «B». Такое выборочное отключение и локализация аварийных участков цепей с помощью плавких предохранителей легко реализовать, выбрав соотношение рабочих токов 2:1 (или более) для каждой нисходящей ветви.

Ограничение тока цепи и защита ее элементов. Защитные устройства, не ограничивающие ток короткого замыкания цепи (в частности, автоматы и контакторы) до момента отключения цепи, пропускают импульсы тока значительной величины, способные вывести из строя полупроводниковые приборы, либо повредить другие элементы защищаемой цепи. Указанный недостаток работы устройств автоматической защиты демонстрирует рис. 2.

Рис. 2. Временная диаграмма тока короткого замыкания в цепи, защищенной тепловым автоматом

Плавкие предохранители как устройства, ограничивающие максимальный импульс тока короткого замыкания цепи, определяют существенно меньшую величину энергии, выделяющуюся в аварийной цепи. Это хорошо видно на диаграмме (рис. 3).

Рис. 3. Временная диаграмма тока короткого замыкания в цепи, защищенной плавким предохранителем

Устройство защиты является токоограничивающим, если оно обеспечивает спад тока короткого замыкания менее чем за четверть периода переменного тока первичной сети, тем самым не позволяя току короткого замыкания достичь своего максимального значения. Большинство современных плавких предохранителей отвечают данному условию и ограничивают токи КЗ на таком уровне, который позволяет избежать серьезных повреждений элементов цепей даже при тяжелых авариях. Это дает возможность:

• применять автоматы с меньшими установками тока;
• облегчить и упростить системы крепления и изоляторы токоведущих шин;
• снизить требования по устойчивости к большим значениям токов к остальным элементам силовых цепей.

Не будучи ограничены по времени и величине, токи КЗ многих электрических цепей могут достигать 30–50 кА (и более) за четверть периода первичной сети (5 мс для цепей переменного тока промышленной частоты 50 Гц) с момента короткого замыкания. Огромное количество тепла, выделяемое в режиме КЗ в цепи, может нанести серьезные повреждения изоляции, расплавить токоведущие шины, а в ряде случаев привести к взрыву силовых устройств (в частности, маслонаполненных трансформаторов). Существенные магнитодинамические силы между проводниками со столь большими токами способны разрушить крепления и изоляторы, исказить структуру обмоток трансформаторов и т. п. Избежать всех этих неприятностей позволяет защита электрических цепей с помощью плавких предохранителей.

Проанализируем особенности конструкции и работу современных низковольтных (до 1–2 кВ) плавких предохранителей.

Предохранители одиночного действия (одноэлементные)

На рис. 4 представлен разрез современного цилиндрического одноэлементного предохранителя:

Рис. 4. Цилиндрический плавкий предохранитель в разрезе

Основным элементом предохранителя является плавкая перемычка. В зависимости от номинального тока в одном предохранителе перемычек может быть от одной до десяти. Вид, геометрические размеры и профиль перемычки проектируется исходя из требуемых свойств предохранителя. Для уменьшения потерь в приборе перемычки обычно изготавливаются из меди, серебра и их сплавов с другими металлами, которые характеризуются малым удельным сопротивлением. Концы перемычек привариваются или припаиваются к выводам предохранителя, которые, в зависимости от типа и назначения, могут быть ножевыми, цилиндрическими, плоскими шинами и контактными плоскостями. Корпус предохранителя изготавливается из материалов с высокой электрической и механической прочностью, чаще всего из керамики специальных типов. Внутрь корпуса обычно засыпают дугогасящий наполнитель — чистый кварцевый песок или тонкую крошку оксида алюминия.

В нормальных условиях, когда ток, идущий через предохранитель, меньше или равен номинальному, прибор работает, как проводник электрического тока. При превышении током номинального значения более–менее длительное время, тонкие участки перемычки быстро нагреваются, их температура достигает температуры плавления материала, и перемычка плавится, разрывая защищаемую цепь (рис. 5).

Рис. 5. Срабатывание плавкого предохранителя под воздействием тока перегрузки

При этом ток в цепи разрывается не сразу, поскольку в образовавшемся разрыве возникает электрическая дуга. Высокая температура дуги вызывает быстрое плавление металла перемычки и увеличение длины разрыва. Наполнитель способствует быстрому охлаждению дуги, ее разветвлению и удлинению, что существенно уменьшает время ее горения. Длина дуги и ее сопротивление растут и в результате достигают таких значений, при которых дуга гаснет. В этот момент предохранитель полностью разрывает электрическую цепь.

Современные одноэлементные предохранители обладают очень малым временем реакции на возникновение экстратока, обеспечивая надежную и быстродействующую защиту от коротких замыканий. Однако длительно протекающие токи рабочих перегрузок могут вызывать нежелательные срабатывания таких предохранителей, если их номинальный ток был выбран без соответствующего запаса. Предохранители такого типа лучше применять для защиты цепей с активной нагрузкой (нагревательные элементы, резисторы, гальванические ванны и т. д.), для которых не характерны значительные токи рабочих перегрузок.

Токи коротких замыканий обычно многократно превосходят токи в нормальных условиях и токи рабочих перегрузок, достигая десятков–сотен кА. При столь высоких значениях тока плавкий предохранитель срабатывает очень быстро.

В показанном на рис. 6 предохранителе под воздействием тока КЗ плавятся одновременно все тонкие участки перемычки, поскольку тепло от участков, расположенных ближе к выводам, не успевает отводиться к ним за время порядка 1–10 мс. Это существенно уменьшает время горения дуги и, соответственно, время полного разрыва цепи, которое, в результате, не превышает даже четверти периода тока питающей сети.

Рис. 6. Срабатывание плавкого предохранителя под воздействием тока короткого замыкания

Предохранители двойного действия (двухэлементные, с задержкой срабатывания)

Рассмотренные выше одноэлементные предохранители оптимальны для защиты цепей с постоянным током потребления или с небольшими его колебаниями. Для защиты цепей с большими колебаниями потребляемого тока и частыми его превышениями значений, характерных для установившегося режима, (электропривод, трансформаторы и т. д.) одноэлементные предохранители приходится выбирать с 3–4-кратным запасом, что может снизить надежность защиты в аварийных перегрузочных режимах. Предохранители двойного действия (иначе — двухэлементные, или с задержкой срабатывания) позволяют обеспечить более надежную защиту потребителей сетей с большим диапазоном токов рабочих перегрузок. Действие предохранителей основано на том, что при перегрузочном токе срабатывает элемент одного типа, а при коротком замыкании — другого, аналогичный элементу рассмотренных выше предохранителей. Оба элемента выполнены в единой конструкции и электрически соединены последовательно. Вид части такой конструкции представлен на рис. 7.

Рис. 7. Упрощенная структура элемента плавкого предохранителя двойного действия

Рис. 8 демонстрирует работу двухэлементного предохранителя в случае возникновения в цепи тока перегрузки. Под воздействием тока перегрузки разогревается пайка, выполненная специальным сплавом с калиброванной теплоемкостью, теплопроводностью и температурой плавления. При достижении температуры плавления сплава пайки он размягчается, и специальная разрывная пружина резко разрывает контакт. Возникающая при этом электрическая дуга быстро гаснет из-за расстояния, на которое разводятся элементы. Из-за значительной массы припоя и держателя этот элемент защиты обладает большой тепловой постоянной времени и не является токоограничивающим, соответственно, не может использоваться для быстродействующей защиты от тока короткого замыкания. В случае воздействия тока короткого замыкания защитные функции в предохранителях двойного действия выполняют расплавляемые участки перемычки (рис. 9).

Рис. 8. Срабатывание плавкого предохранителя двойного действия под воздействием тока перегрузки

Рис. 9. Срабатывание плавкого предохранителя двойного действия под воздействием тока короткого замыкания

Дуга, загорающаяся в местах плавления перемычек, быстро гаснет, как за счет быстрого испарения металла перемычки и увеличения длины дуги с соответствующим ростом сопротивления, так и за счет действия сыпучего наполнителя, который быстро поглощает тепло, выделяемое дугой, тем самым снижая степень ионизации и проводимость дуги. Проникая в образовавшееся за счет разрыва перемычек пространство, частицы наполнителя увеличивают длину дуги и при плавлении способствуют изоляции поверхностей элементов перемычки друг от друга. Процессы, происходящие в данном элементе при воздействии тока короткого замыкания, полностью аналогичны процессам в одноэлементных предохранителях.

Рассмотренные выше конструкции плавких предохранителей используются лишь при невысоких напряжениях в защищаемых цепях (максимально — единицы киловольт). Если же напряжение в цепи имеет сколько-нибудь существенную величину, ориентировочно выше 1500–2000 В, то дугогасящей способности сыпучего наполнителя недостаточно для гашения дуги в небольших промежутках плавкой перемычки. Для работы в цепях с напряжением выше 2–3 кВ используются предохранители специальной конструкции. На рис. 10 приведен схематический разрез высоковольтного плавкого предохранителя, рассчитанного на работу в цепях с напряжением до нескольких десятков кВ.

Рис. 10. Устройство высоковольтного плавкого предохранителя с дугогашением

При воздействии тока перегрузки или тока короткого замыкания рабочий элемент (обычно, для стабильности характеристик предохранителя в условиях воздействия коронного разряда и вызываемой им коррозии поверхности, выполняется из чистого серебра) размягчается (или плавится) и усилием разрывной пружины быстро (единицы миллисекунд) удаляется от неподвижной контактной точки. Загорающаяся при этом дуга вытягивается в область, окруженную дугогасящим материалом, в частности, борной кислотой, которая под воздействием высокой температуры дуги моментально разлагается на воду и оксид бора. Разложение дугогасящего материала происходит очень быстро, большое количество водяного пара резко охлаждает дугу и одновременно снижает ее проводимость. При срабатывании предохранителя в течение нескольких миллисекунд дуга вытягивается до длины 5–30 см (в зависимости от конструкции прибора) и гаснет, тем самым обеспечивая токоограничивающие свойства. Поскольку в процессе срабатывания внутри корпуса предохранителя создается значительное избыточное давление, то обычно в выводе неподвижной контактной точки предусматривается клапан для сброса давления. Корпус высоковольтного предохранителя изготавливается из материалов с высокой электрической и механической прочностью и малой склонностью к раскалыванию. Это может быть армированный стекловолокном полимер, керамика и стекло специальных сортов. Наличие подвижного элемента позволяет простыми средствами контролировать состояние предохранителя. К таким элементам относятся индикаторы сгорания и специальные микровыключатели, которые непосредственно подают сигнал в диспетчерскую систему о сгорании предохранителя в конкретной цепи. Подобными же устройствами зачастую комплектуются и низковольтные предохранители двойного действия.

Основной функциональной характеристикой любого предохранителя является его времятоковая характеристика, и она всегда приводится в справочных данных производителя на любой тип предохранителей. Эта характеристика показывает зависимость времени полного разрыва цепи от тока через предохранитель. Чем сильнее зависимость времени срабатывания от тока, тем более надежную защиту цепи обеспечит предохранитель в режиме короткого замыкания. С другой стороны, при рабочих перегрузках предохранитель не должен сгорать длительное время. Типичная времятоковая характеристика современного плавкого предохранителя двойного действия приведена на рис. 11.

Рис. 11. Типовая времятоковая характеристика плавкого предохранителя двойного действия

При номинальном токе 200 А предохранитель должен работать неограниченное время. По характеристике видно, что при уменьшении тока время срабатывания в области малых токов быстро растет, кривая зависимости в идеале должна асимптотически стремиться к прямой I = 200 А для времени T = +∞. Обратим внимание на то, что в области рабочих перегрузок, то есть в случае, когда ток через предохранитель находится в пределах (1…5)xI_ном, время срабатывания предохранителя достаточно велико, во всяком случае, превышает единицы секунд. Так, для нашего примера при токе 1000 А время срабатывания равно 10 с. Такой вид зависимости позволяет защищаемому оборудованию свободно работать во всем диапазоне рабочих перегрузочных характеристик.

При дальнейшем увеличении тока крутизна времятоковой характеристики быстро возрастает, и, уже при одиннадцатикратной перегрузке, время срабатывания составляет всего 10 мс. Дальнейший рост тока перегрузки сокращает время срабатывания еще в большей степени, хотя и не так быстро, как на участке между пяти- и десятикратной перегрузкой. Это объясняется конечной скоростью гашения дуги из-за конечной теплоемкости материала наполнителя, конечной теплоты плавления материала плавкой перемычки и определенной массы плавящегося и испаряющегося металла перемычки. При дальнейшем увеличении тока (более чем 15–20-кратно относительно номинального) время срабатывания плавкого элемента может составлять 0,02–0,5 мс в зависимости от типа и конструкции предохранителя.

Еще одной важной характеристикой предохранителя, как защитного устройства, является так называемый защитный показатель, в зарубежных источниках именуемый I2t. Для защищаемой электрической цепи защитный показатель — это количество тепла, выделяемое в цепи с момента возникновения аварийной ситуации до момента полного отключения цепи защитным устройством. Величина защитного показателя конкретного устройства, по сути, определяет предел его устойчивости к тепловому разрушению в аварийных режимах. При вычислении величины защитного показателя используется эффективное значение тока в цепи.

Для предохранителей защитный показатель складывается из двух составляющих:

1. Защитный показатель плавления, то есть I²t за время плавления перемычки.
2. Защитный показатель дугообразования, то есть I²t за время существования дуги в предохранителе.

Общий защитный показатель предохранителя вычисляется как сумма указанных выше величин, и его значение обычно приводится в справочных данных.

Информация о величине защитного показателя существенно облегчает выбор предохранителя для защиты полупроводниковых приборов. В общем случае, величина защитного показателя предохранителя должна быть меньше или равной величине защитного показателя полупроводникового прибора.

Классы предохранителей

Сегодня для большинства предохранителей индустриального применения используется система классификации, включающая семь основ- ных типов приборов: gG, aM, gM, aR, gR, gTr, gB.

• aM — предохранители для защиты электродвигателей и кабелей.
• aR — предохранители для защиты полупроводниковых приборов от коротких замыканий.
• gB — быстродействующие предохранители общего применения, пригодные для эксплуатации в шахтном оборудовании.
• gG — универсальные предохранители широкого применения. Применяются для защиты кабелей, электродвигателей, трансформаторов, конденсаторов. Тип соответствует устаревшему типу «gL».
• gR — предохранители для защиты полупроводниковых приборов, в основном, на токи меньше 100 А.
• gRL — предохранители для одновременной защиты полупроводниковых приборов и кабелей. Чаще всего являются предохранителями двойного действия.
• gTr— предохранители для защиты силовых трансформаторов.

Стандарты плавких предохранителей

Исторически сложилось так, что механическое исполнение корпусов и их габаритные и присоединительные размеры различны в той или иной стране. Существует четыре основных национальных стандарта на присоединительные размеры предохранителей: североамериканский, немецкий, британский и французский. Есть также ряд корпусов предохранителей, одинаковых для разных стран и не относящихся к национальным стандартам. Чаще всего такие корпуса относятся к стандартам фирмы-производителя, разработавшей конкретный тип прибора, который оказался удачным и закрепился на рынке. В последние десятилетия, в рамках процессов глобализации экономики, производители постепенно присоединяются к международной системе стандартов корпусов предохранителей для упрощения условий взаимозаменяемости приборов. При разработке новой аппаратуры следует стараться использовать плавкие предохранители международных стандартов: IEC 60127, IEC 60269, IEC 60282, IEC 60470, IEC60549 и IEC 60644.

При обслуживании находящейся в эксплуатации аппаратуры, в зависимости от страны, где она была произведена, могут встречаться плавких предохранители, выполненные в соответствии с национальными стандартами. Чаще всего аналогичные приборы имеются и в номенклатуре, регламентируемой международными стандартами, но в сомнительных случаях при замене всегда желательна дополнительная идентификация прибора.

Несмотря на то, что плавкие предохранители исторически являются первыми элементами защитных цепей и применяются в электротехнике более сотни лет, они не стали «вымирающим видом», как это прогнозировали некоторые специалисты в 30–50-е годы прошлого века, когда начиналось промышленное внедрение автоматов защиты, а наоборот, существенно расширили область своего применения, являясь надежным средством защиты в аварийных ситуациях и, по сути, «последним рубежом» в защите дорогостоящих и сложных силовых электронных систем.

При подготовке статьи были использованы информационные материалы следующих фирм-производителей плавких предохранителей: Siba, Cooper Bussmann, Ferraz-Shawmut, General Electric, Eaton, а также следующие Интернет-ресурсы:

1. Официальный сайт Международной Электротехнической Комиссии.
2. Официальный сайт Underwriter Laboratories (UL).
3. Официальный сайт SIBA.
4. Официальный сайт Cooper Bussmann.
5. Официальный сайт General Electric (раздел «энергетика»).
6. Официальный сайт Eaton.
7. Официальный сайт Ferraz-Shawmut.

1. Чебовский О. Г. и др. Силовые полупроводниковые приборы. Справочник. 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1985.
2. Sicherungseinsätze für kombinierten Halbleiter — und Leitungsschutz Dipl.-Ing. Thorsten Falkenberg, Technischer Projektleiter im Bereich Halbleiterschutz, SIBA LLC.

Плавкий предохранитель. Что это такое?

Плавкий предохранитель (плавкая вставка, фьюз и т.д.) — это прибор представляет собой отрезок проволоки, толщина которой рассчитана на пропускание тока некоторого определенного значения, например 0,25 А. Он предохраняет источник тока от перегрузки. Предохранители имеют все электросети, иногда штепсельные розетки, радиоконструкции, питающиеся от электроосветительной сети.

Плавкий предохранитель вставляют в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь ток, потребляемый цепью. Пока ток не превышает допустимой нормы, проволока предохранителя чуть теплая или совсем холодная. Но как только в цепи появится недопустимо большая нагрузка или произойдет короткое замыкание, ток резко возрастет, расплавит проволоку и цепь автоматически разорвется. Патрон плавкого предохранителя, используемого в осветительной электросети, устроен так же, как патрон электролампы. В него ввертывают фарфоровую «пробку», внутри которой имеется свинцовая проволока. Один конец ее припаян к металлическому донышку пробки, а другой — к металлическому цилиндру с резьбой, которым предохранитель ввертывают в патрон.

Рис. 1. Плавкие предохранители

Проволока плавкого предохранителя радиоконструкции заключена в стеклянную трубочку и концами припаяна к металлическим колпачкам, выполняющим роль контактов. Этими контактами предохранитель вставляют в специальный патрон (держатель) или между двумя металлическими стоечками, к которым подведены провода защищаемой от перегрузок сети.

Причину, вызвавшую перегорание предохранителя, надо найти, устранить, и только после этого, соблюдая осторожность, можно вставлять в электрическую цепь новый предохранитель.

Условное графическое обозначение плавкого предохранителя на схемах похоже на обозначения сопротивления, и отличается только тем, что через середину прямоугольника линия проходит не разрываясь. Рядом с условным обозначением обычно пишется и буквенное обозначение Пр. или F. Иногда на схемах просто пишут thermal fuse или fuse. После буквы часто указывают ток защиты предохранителя, например F 1 А, обозначает, что в схеме установлен предохранитель на ток защиты 1 ампер.

Расчет диаметра проволоки плавкого предохранителя

Расчет диаметра проволоки плавкого предохранителя

Для ремонта предохранителя необходимо заменить перегоревшую проволоку. При производстве предохранителей на заводах используют, в зависимости от величины тока и быстродействия, калиброванные серебряные, медные, алюминиевые, никелиновые, оловянные, свинцовые и проволоки из других металлов. Для изготовления предохранителя в домашних условиях доступна только красная медь калиброванного диаметра, поэтому в таблице приведены данные только для медных проводов

— Energy Education

Предохранитель — это устройство электробезопасности, которое защищает электрическую цепь от чрезмерного электрического тока. Предохранители выходят из строя в условиях перегрузки. Когда это целесообразно (и экономически целесообразно), вместо них используются автоматические выключатели, потому что они не разрушаются в условиях перегрузки. Устанавливать предохранители дешевле, чем автоматические выключатели, но, поскольку предохранители необходимо заменять, а автоматические выключатели нет, предохранители имеют более высокие эксплуатационные расходы.

Практические советы

Дома имеют предохранители в блоках предохранителей (см. Рисунок 1). Вот несколько полезных советов по дому с блоком предохранителей.

• Никогда не заменяйте плавкий предохранитель на предохранитель большего размера, так как это приведет к пропусканию слишком большого тока и опасности возгорания.
• Замена предохранителя на предохранитель меньшего размера также является проблемой, поскольку это препятствует нормальной работе.
• Никогда не используйте для замены предохранителя ничего, кроме предохранителя; это вполне вероятно вызовет пожар.
• Держите в доме запасные предохранители, чтобы быстро заменить перегоревшие предохранители.
• Знайте, где находится ваш блок предохранителей (см. Рисунок 1).
• Выключите или отсоедините используемые предметы перед заменой перегоревшего предохранителя; в противном случае новый предохранитель также будет немедленно разрушен.

Как работают предохранители

предназначены для пропускания тока через цепь, но в случае, если ток превысит какое-то максимальное значение, он сожжет провод, и цепь больше не будет.Ток, который вызовет перегорание предохранителя, называется номинальным током . Предохранители также имеют номинальное напряжение; это максимальная разница напряжений, которую может заблокировать предохранитель. Как только цепь разомкнута (разомкнута), на концах предохранителя появляется приложенное напряжение, и если это напряжение превышает номинальное напряжение предохранителя, воздух в предохранителе может ионизироваться и снова начать проводить ток, в результате чего цепь останется без защиты. система безопасности.

Типы предохранителей

Предохранители размещены в блоках предохранителей (см. Рисунок 1) и перечислены в таблице ниже. ^[2]

Существуют специальные плавкие предохранители, которые выдерживают короткие периоды перегрузки за счет преднамеренной медленной реакции, называемые предохранителями с выдержкой времени . Обычно их можно найти в домашней микроволновой печи, которая при включении производит скачок тока. См. Здесь, чтобы узнать больше о предохранителях с выдержкой времени.

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

1. ↑ Это изображение предоставлено кем-то из команды.
2. ↑ R.T. Пэйнтер, «Основные электрические компоненты и счетчики», в Введение в электричество , 1-е изд. Нью-Джерси: Прентис-Холл, 2011, гл. 3, сек. 3.6, стр. 98-107.
3. ↑ (2014, 24 ноября). Предохранители и прерыватели [Онлайн]. Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/bregnd.html
4. ↑ (2014, 24 ноября). Предохранители лезвийного типа [Онлайн]. Доступно: http://www.thefusecompany.net/BladeType.htm
5. ↑ (2014, 24 ноября). Вставные предохранители [Онлайн].Доступно: http://epb.apogee.net/foe/fsgofpf.asp
6. ↑ (2014, 24 ноября). Тип S / переходные предохранители [Онлайн]. Доступно: http://epb.apogee.net/foe/fsgotsf.asp

Произошла ошибка: SQLSTATE [42S22]: Столбец не найден: 1054 Неизвестный столбец «rev_user» в «списке полей»

Как работают устройства защиты от перенапряжения и предохранители?

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 23 января 2020 г.

Когда ударяет молния, это захватывающе и волнительно, но это страшно слишком. Страшно, потому что опасно: прыгающие молнии содержат огромное количество электрической энергии выпущенные в доли секунды. Если рядом с вашим домом ударит молния, все это электричество должно куда-то уходить. Один место, куда он может пойти, это через система электропроводки в вашем доме, повреждая или разрушая любые электрические элементы, которые подключены в то время. Почти невозможно не дать молнии повредить ваши вещи, и это как правило, лучше всего отключать все, что можно, перед бурей прибывает.Еще одна полезная вещь, которую вы можете сделать, — это установить импульс . протекторы . Эти дешевые компактные кубики и удлинители помогают выровнять внезапные пики электричества в электросети и уменьшить вероятность повреждения чувствительного электронного оборудования. Давайте подробнее рассмотрим как они работают.

Фото: Электрический огонь! Хотя цифры варьируются от страны к стране и из года в год, электрические сбои или неисправности обычно вызывают от четверти до половины всех пожаров; сетевые фильтры и предохранители помогают снизить риск.Фотография стажера-пожарного тушит электрический огонь с помощью углекислый газ от Уильяма Кенни. ВМС США.

Что такое скачки напряжения?

Фото: Типичный британский сетевой фильтр, встроенный в куб. Этот изготовлен компанией Belkin, которая, вероятно, является самой известной маркой; другие популярные марки включают APC, Ativa и Hubbell. Обратите внимание на световые индикаторы наверху, оба из которых должны быть освещены, чтобы подтвердить, что протектор работает. Тот самый слева горит зеленым, показывая, что прибор защищен.Тот, что справа (с пометкой «Заземлен» или «Питание») подтверждает, что питание включено.

Если вы читали нашу длинную статью об электричестве, вы будете знать, что электрический ток — это поток электронов (крошечных частиц внутри атомов), переносящий энергию через металл или другое вещество в петле, называемой цепью . Вы также знайте, что электричество может быть чрезвычайно опасным: это не что-то возиться, если вы цените свою жизнь. Электричество, которое приходит наши дома от электростанций путешествуют по невероятно высокое напряжение, потому что это помогает экономить энергию.Трансформеры на подстанциях рядом со зданиями преобразует мощность высокого напряжения в более низкое напряжение, чем бытовой техникой в ​​наших домах можно спокойно пользоваться. Различная техника нужна большее или меньшее количество электроэнергии. Вещи, которые становятся горячими (электрические души, тостеры и печи) нуждаются в больших токах, которые одновременно обеспечивают большую мощность, тогда как электронное оборудование (проигрыватели компакт-дисков, телевизоры и т. д.) требует гораздо меньших токов и потребляет меньше энергии. Все эти устройства предполагают, что электричество, поступающее в в вашем доме достаточно постоянное напряжение .

Фото: Еще один снимок устройства защиты от перенапряжения Belkin в его розничной упаковке.

Но иногда напряжение колеблется из-за резких изменений в способе подачи энергии из сети. Или это может случиться если кто-то на ближайшей фабрике включает или выключает огромный прибор с мощным электродвигателем внутри него, что может вызвать внезапный скачок или падение напряжения во всей цепи в вашем доме. Очень Кратковременное изменение напряжения называется скачком .Более длительное изменение называется скачком . Скачок или скачок напряжения, вероятно, не повлияет на другие крупные приборы, но может повредить крошечные компоненты чувствительного электронного оборудования. Нам нужно что-то, что сглаживает любые пики напряжения — и это то, что делают устройства защиты от перенапряжения.

Как работают сетевые фильтры

Используемые вами приборы питаются от розеток в стене. Электроэнергия от розеток подается прямо в прибор по длина кабеля.В устройстве защиты от перенапряжения основная линия электропередачи (известная как провод под напряжением или провод под напряжением ) имеет дополнительное соединение (a своего рода «проселочная дорога»), связанная с ней, которая ведет к земле провод (иногда также называемый заземляющим проводом ; защитный провод в электрической цепи, которая безопасно передает любой нежелательный ток в землю). Обычно импульсное соединение неактивно. Однако, если появляется большее, чем обычно, напряжение, и производит слишком много электрический ток, избыточный ток безопасно отводится в сторону дорога к земле.Это означает, что в ваш прибор, поэтому он лучше защищен от повреждений.

Как устройство для защиты от перенапряжения узнает, когда нужно отвести ток? это фактически устройство, называемое варистором (зависящее от напряжения резистор), сделанный из вещества, называемого оксидом металла полупроводник что обычно плохо проводник (переносчик) электричества. Когда чрезмерное напряжение Полупроводник в варисторе становится хорошим проводником и начинает нормально проводить электричество.Пока волна напряжение сохраняется, полупроводник направляет опасный ток на землю. Как только все возвращается в норму, полупроводник снова переключается.

Все это означает, что ваш прибор защищен не только во время скачок напряжения — он должен продолжать нормально работать.

Изображение: Изображение слева: Без сетевого фильтра соединения «горячий / активный» (коричневый) и нейтраль (синий) обеспечивают питание вашего прибор. Заземление (зеленое) обычно подключается к металлический корпус, обеспечивающий безопасный выход паразитных токов, но это не участвует в подаче питания на прибор.Изображение справа: с сетевым фильтром есть дополнительное соединение токоведущего / токоведущего провода с землей. Если всплеск ток течет по горячему / находящемуся под напряжением проводу, любой избыточный ток безопасно отведен вокруг импульсного провода (красный) на землю / землю. NB: Это пример показывает типичную британскую проводку.

Почему сетевые фильтры не обеспечивают полной защиты

Важно отметить, что сетевые фильтры не дают вам полной защита. Прямой удар молнии — это абсолютно массивный разряд электричество; сетевой фильтр, вероятно, не остановит такой огромный скачок напряжения от повреждения вещей в вашем доме.Защита от перенапряжения также имеет ограниченную ценность, когда перенапряжения длятся некоторое время. и они не защищают от более высоких, чем ожидалось, токов от Энергосистема.

Что такое предохранители?

Фото: Предохранитель внутри электрической вилки (подключен к электросети Великобритании). Предохранитель — коричневый вертикальный цилиндр справа. Он находится последовательно между коричневым (живым) проводом. и источник питания: другими словами, ток от источника должен пройти через предохранитель, чтобы пройти по коричневому проводу.Этот конкретный предохранитель рассчитан на 13 ампер, что является максимально возможным током, который должен выдерживать любой подобный прибор. Для небольших бытовых приборов чаще используются предохранители на 3 или 5 А.

Когда предохранитель перегорает, часто можно услышать, как он перегорает с резким ТРЕСКАТЬСЯ! это погружает ваш дом во внезапную тьму. Когда это происходит поздно ночью, это очень неприятно, но есть альтернатива. хуже. Если бы у нас не было предохранителей, электрические неисправности могли вызвать возгорание. в наших домах и сожги их дотла.Слава богу, за эти крошечные электрические протекторы, которые защищают нас. Давайте узнаем, что они есть и как они работают!

Зачем нужны предохранители?

По целому ряду непредсказуемых причин кабели, идущие к электроприборам, могут внезапно оказаться имеют гораздо больший ток, чем следовало бы. Если бы у нас не было предохранителей, эти высокие токи могли бы повредить наши телевизоры, радио, компьютеры, и электрические лампочки, которые могут вызвать пожары и, возможно, даже поставить под угрозу жизнь.Предохранитель защищает электроприборы блокируя токи, которые больше, чем они должны быть.

Как работают предохранители

Фото: Внутри предохранителя. Если вы сломаете предохранитель картриджа, вы обнаружите вот что: тонкий проводящий провод посередине, пропускающий ток, окруженный довольно толстым изолирующим керамическим кожухом. Керамика предназначена для защиты вилки (или другое оборудование, внутри которого установлен предохранитель) от тепла и пожара при протекании сильного тока.

Вы, наверное, знаете, что провода нагреваются, когда идет электричество. через них.Так работают обычные лампы накаливания. Электричество течет по очень тонкому проводу, который называется нитью . он такой горячий, что испускает свет. Та же идея работает в электрический тостер. Здесь электричество протекает через серию тонких металлические ленты, делая их такими горячими, что они выделяют достаточно тепла, чтобы приготовить хлеб. Предохранитель точно такой же. Это тонкий кусок проволоки разработан для проведения ограниченного электрического тока. Если вы попытаетесь пройти более высокий ток через провод, он нагреется так сильно, что сгорит или тает.Когда он тает, он разрывает цепь, к которой подключен, и останавливает ток.

Мы устанавливаем предохранители в разных местах в наших домах. В некоторых странах, например, в Великобритании, предохранители вставляются в вилки на всех устройствах, подключается к электрической розетке. Разные приборы рисуют разные количество тока, поэтому электрическому тостеру потребуется более мощный предохранитель (обычно 13 А), чем электрический свет (обычно всего 3 А).

Виды блоков предохранителей

Фото: старомодный блок предохранителей.У этого есть четыре плавких предохранителя внутри четырех коричневых бакелитов. держатели предохранителей, каждый предохранитель защищает отдельную цепь внутри дома. Если один предохранитель перегорит, остальные три останутся нетронутыми. Все питание можно включать и выключать с помощью маленького красного переключателя справа. Это переключает все четыре цепи включено или выключено одновременно.

Есть также предохранители, установленные на стыке, где главный в ваш дом поступает электричество. Это называется перекрестком . коробка , коробка предохранителей , или иногда (более неопределенно) потребительский блок .Он делит входящую электроэнергию на ряд разделяет цепи и подает их в разные части вашего дома. А мощная цепь питает большие предметы, такие как электрические плиты, в то время как цепи с более низким номиналом питают фонари и другие приборы. Имея разные части вашего дома на разных цепях означает, что сбой в одной цепи не останавливает работу других.

Обычно каждая цепь в вашем доме оснащена собственным предохранителем. В старых блоках предохранителей плавкий предохранитель представляет собой просто подключенный голый кусок провода. между двумя терминалами.Более поздние блоки предохранителей имеют заменяемые патронные предохранители с плавким проводом, встроенным в стеклянный или керамический цилиндр, который вы можете легко вставлять и снимать. Новейшие блоки предохранителей избавляются от плавкие предохранители и вместо них есть выключатели отключения. Если возникает неисправность, блок предохранителей мгновенно обнаруживает проблему, а аварийный выключатель автоматически отключает любые затронутые цепи. Один раз вы определили и решили проблему, вы можете просто перевернуть переключитесь обратно, чтобы питание снова заработало.

Фото: В современном блоке предохранителей, подобном этому, производства Wylex, вместо него используются выключатели. предохранителя провода или патронов.На первом фото показан весь блок предохранителей; второй показывает крупный план выключателей отключения. Если в одной из цепей течет слишком большой ток, переключатель для этого цепь переворачивается и отключает электричество. Вы можете восстановить питание, снова повернув выключатель (после исправление того, что вызвало проблему). Половина цепей в этом блоке предохранителей оснащена автоматическими УЗО (устройство защитного отключения), которое значительно снижает риск поражения электрическим током при случайном разрезании силовых кабелей.

Какой предохранитель использовать?

Фото: два стеклянных цилиндрических предохранителя на 30 ампер из бытового блока предохранителей. Ты Никогда не нужны такие большие предохранители в одиночных бытовых приборах.

Если вам нужно заменить предохранитель, обычно можно заменить тот, который вы извлекаете. другой такой же номинал (13 ампер на 13 ампер, 3 ампер на 3 ампер или 5 ампер на 5 ампер). Но это всегда полезно проверить: большинство приборов (или их инструкции по эксплуатации) подскажут, какой предохранитель вам нужен. нужно.Иногда можно работать инстинктивно: большие приборы, которые нагревают предметы, например, электрические чайники или электрические камины, потребляют большие токи и нуждаются в больших предохранителях; небольшая техника, которая Используйте меньшие токи, например настольные лампы или зарядные устройства для мобильных телефонов, потребуются только небольшие предохранители. Если вы вставили небольшой предохранитель в прибор, который потребляет большой ток, предохранитель сгорит довольно быстро и остановите работу вашего прибора; если вы поместите большой предохранитель в прибор, тока, вы мешаете предохранителю работать и подвергаете себя риску.

Вы также можете рассчитать требуемый предохранитель, исходя из номинальной мощности вашего устройства и напряжения. источника питания, потому что мощность, напряжение и ток связаны простым уравнением: мощность (ватт) = напряжение (вольты) × ток (амперы). Итак, чтобы найти номинал предохранителя (который должен быть выше, чем текущий прибор рисует), просто разделите номинальную мощность вашего прибора на напряжение. Например, если вы живете в Великобритании и у вас есть электрический чайник на 2500 Вт и блок питания на 240 вольт, вы можете видеть, что ваш чайник будет используйте ток 2500, разделенный на 240 или приблизительно 10.5 ампер, значит вам понадобится предохранитель на 13 ампер. Если у вас есть настольная лампа со старомодной лампочкой на 60 ватт, она будет использовать 60/240 = 0,25 ампер, поэтому предохранитель на 3 ампера — это то, что вам нужно. Вот краткое описание того, как это работает для источников питания 240 вольт:

В случае сомнений всегда используйте предохранитель наименьшего размера ; худшее, что случится в том, что предохранитель перегорит, если ток будет слишком большим.Если вы используете слишком большой предохранитель, он не защитите свой прибор от чрезмерных токов, и вы можете поставить себя, свой дом и свою жизнь рискованно.

В чем разница между сетевым фильтром и предохранителем?

A предназначен для предотвращения внезапного возникновения сильных электрических токов от повреждения оборудование в вашем доме. Звучит так же, как сетевой фильтр, не так ли? Но на самом деле это работает иначе. Большинство предохранителей очень тонкие куски проволоки, рассчитанные на пропускание только такого большого тока через них.Чем толще провод, тем больше тока может течь; так предохранители рассчитанные на более высокие токи, обычно имеют более толстые куски провода внутри их.

Как работает предохранитель? Если ток слишком большой (например, если вы соединили в одну розетку слишком много приборов) плавкий предохранитель буквально сгорает выход: провод становится настолько горячим, что плавится и прерывает цепь, чтобы защитить тебя. Иногда предохранители действительно «перегорают»: ток протекает через них настолько велико, что они мгновенно выгорают с громким треском.Таким образом, предохранитель — это очень радикальная форма защита: в случае чего отключает электричество полностью. Сетевой фильтр предназначен для сглаживания небольших колебания напряжения, и он обычно не отключает цепь когда возникает проблема. Вам навсегда понадобятся и предохранители, и сетевые фильтры. защита от электрических проблем. В самом деле, если вы посмотрите на заднюю часть типичный сетевой фильтр, вы, скорее всего, найдете … заменяемый предохранитель!

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Статьи

Книги

Патенты

Есть много патентов, касающихся устройств защиты от перенапряжения; это всего лишь выбор для начала:

• Патент США 7233086: Кондиционер для линии электропередач Скотта М.Борден и др., Belkin International, Inc., 19 июня 2007 г. Сложный современный силовой фильтр со встроенной защитой от перенапряжения.
• Патент США 7 876 066: Многокомпонентная зарядная станция с сетевым фильтром от Кеннета Мори и Йоко Иида, Belkin International, Inc., 25 января 2011 года. Ультрасовременный сетевой фильтр, встроенный в портативную зарядную станцию ​​для гаджетов.
• Патент США 5621602: Устройство защиты от перенапряжения, выданное Берндом Д. Винкельманном, International Resistive Company, Inc., 15 апреля 1997 г.Устройство защиты от перенапряжения на основе резистора для телекоммуникационных кабелей.
• Патент США: 4912590: Ограничитель перенапряжения и устройство с двойным индикатором от Джона Дж. Мисенчика и Роя О. Вили, Hubbell, Inc., 27 марта 1990 г. Устройство защиты от перенапряжения на основе варистора со светодиодными индикаторами.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2007, 2018. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2007/2018) Сетевые фильтры и предохранители. Получено с https://www.explainthatstuff.com/surgeprotectors.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Как работает предохранитель? | Предохранитель PTC

By gatewaycable 19 июня 2020 года в Fuses

Предохранители — это крошечный, но важный компонент наших электрических систем и приборов, поскольку они предотвращают перегрев наших цепей и проводов или перенапряжение тока, что может привести к опасным электрическим пожарам. С такой небольшой частью вашей электрической системы, обеспечивающей защиту вашей цепи, вы можете спросить: «Как работает предохранитель?» От качественных материалов, из которых изготовлен предохранитель, до того, как предохранитель предотвращает перегрев вашей цепи, компания Gateway Cable предоставит вам все, что вам нужно знать!

Предохранители работают как защита вашей электрической цепи, проводя высокие уровни энергии и тепла, чтобы не перегружать ваши системы электроэнергией.Если через него протекает чрезмерный электрический ток, это приведет к расплавлению предохранителя, размыканию цепи и отключению источника питания. Возможно, вы столкнулись с перегоранием предохранителя, что привело к потере электричества, но плавление предохранителя гарантирует, что на другие электрические провода и кабели не повлияет дополнительный ток или тепло, что может привести к опасным электрическим пожарам.

Как работает предохранитель PTC?

Если вы не хотите беспокоиться о замене предохранителя в случае обрыва цепи, вы можете выбрать предохранитель с положительным температурным коэффициентом или устройство защиты от перегрузки по току со сбросом, которое предлагает возможности, отличные от обычных предохранителей.Итак, как работает предохранитель PTC? Эти предохранители изготовлены из полимерных материалов, и по мере протекания электрического тока ваш PTC сможет повышать или понижать уровень своего сопротивления, чтобы эффективно проводить мощность, идущую в ваши цепи. Этот предохранитель понижается и нагревается, поэтому он может сбросить или отрегулировать ток, не приводя к полному разрыву цепи.

Из чего сделан предохранитель?

Как упоминалось ранее, предохранители крошечные, но они необходимы для защиты вашей цепи от перегрева.Сам предохранитель представляет собой тонкую металлическую жилу из негорючих материалов, которая подсоединяется между концевыми выводами цепи. Поскольку они предназначены для предотвращения повреждения цепи, предохранители изготовлены из материалов с высокой проводимостью, которые могут выдерживать более высокие уровни энергии или тепла, таких как медь, алюминий и цинк.

Узнайте больше от экспертов Gateway Cable Company

Если вам нужен эксперт, который объяснит, как работает предохранитель, или вам нужен качественный совет по вашему следующему электрическому проекту, вы всегда можете рассчитывать на профессионалов Gateway Cable Company.Узнайте больше о других электрических компонентах и ​​купите материалы для вашего следующего проекта с нашим ассортиментом разъемов, адаптеров и кабелей для продажи. Если какая-то часть, которая вам нужна, недоступна, вы можете запросить расценки через Интернет, и она будет доставлена ​​к вам домой. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы поговорить с экспертом по электротехнике!

Что такое предохранитель? Различные типы предохранителей и рабочие характеристики

Что такое предохранители?

Предохранители — это предохранители, это предохранительные устройства, которые используются для защиты бытовой техники, такой как телевизоры, холодильники, компьютеры, от повреждений из-за высокого напряжения.Предохранитель состоит из тонкой полосы или металлической жилы, когда в электрической цепи присутствует большое количество тока или чрезмерный ток, плавкий предохранитель плавится, размыкает цепь и отключает ее от источника питания. Кроме того, он работает как автоматический выключатель или стабилизатор , который защищает устройство от повреждений. В настоящее время на рынке доступно множество типов, функций и конструкций предохранителей. Их ленты состоят из алюминия, меди, цинка и всегда подключаются последовательно с цепью для защиты от перегрузки по току в проводных кабелях.Вот основная принципиальная схема и символ предохранителя.

Зачем нужен предохранитель?

Предохранители используются для защиты бытовой техники от короткого замыкания и повреждения в результате перегрузки или высокого тока и т. Д. Если мы не используем предохранители, в проводке возникают электрические неисправности, которые приводят к ожогам проводов и электроприборов, а также к возгоранию. дом. Жизни телевидения, компьютеров, радио и другой бытовой техники также могут быть поставлены под угрозу.Когда предохранитель перегорает, возникает внезапная искра, которая может превратить ваш дом в внезапную темноту из-за отключения источника питания, что предотвращает дальнейшие несчастные случаи. Вот почему нам нужны предохранители, чтобы защитить нашу бытовую технику от повреждений.

Как работает предохранитель?

Предохранители работают по принципу нагревающего эффекта тока . Он состоит из тонкой полосы или стренги металлической проволоки из негорючего материала. Он подключается между концами клемм.Предохранитель всегда включен последовательно с электрической цепью.

Когда чрезмерный ток или тепло генерируются из-за сильного тока, протекающего в цепи, предохранитель плавится из-за низкой температуры плавления элемента, и он размыкает цепь. Чрезмерный поток может привести к поломке провода и прекращению прохождения тока. Предохранитель можно заменить или заменить на новый с подходящими характеристиками. Предохранитель может состоять из таких элементов, как цинк, медь, серебро и алюминий. Они также действуют как автоматический выключатель, который используется для размыкания цепи при внезапном возникновении неисправности в цепи.Это не только средство защиты, но также используется в качестве меры безопасности для защиты людей от опасностей. Итак, вот как работает предохранитель. На рисунке изображена работа предохранителя, гильзы (контейнера) предохранителя, плавкой вставки.

Как выбрать предохранитель?

Номинал предохранителя = (Вт / В) x 1,25

1. Выберите предохранитель, например предохранители с выдержкой времени для индуктивной нагрузки и быстродействующие предохранители для резистивной нагрузки.
2. Запишите мощность (ватты) прибора — обычно из руководства прибора,
3. Запишите номинальное напряжение.Напряжение должно быть больше, чем напряжение в цепи для надлежащей защиты устройства.
4. Используйте предохранитель следующего по величине номинала после расчета. Например, если расчетный номинал предохранителя составляет 8,659 ампер, для этого мы будем использовать предохранитель на 9 ампер.

Характеристики предохранителей

Вот некоторые из важных характеристик предохранителей в электрической и электронной системе: —

• Номинальный ток: Непрерывно проводящий максимальный ток удерживает предохранитель, не плавясь, это называется номинальным током.Это пропускная способность по току, которая измеряется в амперах. Это тепловые характеристики.

Ток (Cin) = 75% Ток (рейтинг)

• Номинальное напряжение: В этой характеристике напряжение, подключенное последовательно с предохранителем, не увеличивает номинальное напряжение. то есть

В (предохранитель)> В (обрыв цепи)

• I ² t Номинальная мощность: Это количество энергии, которое переносится плавким предохранителем при электрическом отказе или коротком замыкании.Он измеряет тепловую энергию (энергия, возникающая из-за протекания тока) предохранителя, и она вырабатывается при сгорании предохранителя.

• Отключающая или отключающая способность: Это максимальный номинальный ток без повреждения предохранителем, известный как отключающая способность или отключающая способность предохранителя.

Отключающая способность> максимального номинального напряжения

Отключающая способность <ток короткого замыкания

• Падение напряжения : При чрезмерном токе плавкий элемент плавится и размыкает цепь.Из-за этого сопротивление изменится и падение напряжения станет меньше.

• Температура : В этом случае рабочая температура будет выше, следовательно, номинальный ток будет меньше, поэтому плавкий предохранитель будет плавиться.

На этом графике показана зависимость температуры от допустимой нагрузки по току предохранителя. В этом процессе в точке пересечения трех линий при температуре 25 градусов Цельсия допустимая нагрузка по току предохранителя будет составлять 100%, а через некоторое время — допустимая нагрузка по току. уменьшается при медленном срабатывании предохранителя, оно также уменьшится до 82% при 65 градусах С.Это приводит к тому, что повышение температуры снижает допустимую нагрузку на предохранитель.

Классификация предохранителей

Сейчас мы обсуждаем около различных типов предохранителей . Они разделены на две части: предохранители переменного тока и предохранители постоянного тока. Кроме того, они разделены на множество категорий, представленных на блок-схеме ниже: —

Различные типы предохранителей

«Томас Альва Эдисон», но в настоящее время на рынке доступно много типов предохранителей .Обычно есть два типа предохранителей: —

• Предохранители постоянного тока: Предохранители постоянного тока имеют больший размер. Источник постоянного тока имеет постоянное значение выше 0 В, поэтому его трудно игнорировать и отключить цепь, и есть вероятность возникновения электрической дуги между расплавленными проводами. Чтобы преодолеть это, электроды размещаются на больших расстояниях, и из-за этого увеличивается размер предохранителей постоянного тока.

• Предохранители переменного тока : Предохранители переменного тока меньше по размеру. Они колебались 50-60 раз в секунду от минимума до максимума.Таким образом, исключается дуга между расплавленными проводами. Следовательно, они могут быть упакованы в небольшой размер.

переменного тока подразделяются на две части: предохранители низкого напряжения и предохранители высокого напряжения.

• Предохранители картриджного типа: Это тип предохранителей, в которых они имеют полностью закрытые контейнеры и имеют контакт, то есть кроме металла.

картриджного типа бывают двух типов: —

1. Картриджные предохранители типа D : — Состоит из картриджа, основания предохранителя, крышки и переходного кольца.Основание предохранителя имеет крышку предохранителя, которая через переходное кольцо соединяется с плавким элементом с патроном. Цепь замыкается, когда кончик патрона соприкасается с проводником.
2. Тип перемычки или предохранители HRC (высокая разрывная способность) : — В предохранителях этого типа протекание тока через плавкий элемент обеспечивается при нормальных условиях. Для управления дугой, возникающей при перегорании предохранителя, мы используем предохранитель, который состоит из фарфора, серебра и керамики.Контейнер плавкого элемента заполнен кварцевым песком. Тип HRC снова делится на две части: —

• Тип лезвия / вставной тип : — Корпус этого предохранителя сделан из пластика, и его легко заменить в цепи без какой-либо нагрузки.
• Болтовое соединение Тип : — В предохранителях этого типа токопроводящие пластины прикреплены к основанию предохранителя.

• С возможностью повторного подключения / Kit-Kat Тип : — Основное преимущество предохранителей этого типа состоит в том, что держатель предохранителя легче снимать без поражения электрическим током или травм.Основание предохранителя действует как входная и выходная клемма, которая состоит из фарфора, а держатель предохранителя используется для удержания элемента плавкого предохранителя, который состоит из олова, меди, алюминия, свинца и т. Д. Он используется в бытовой электропроводке, небольших отраслях промышленности. пр.

• Предохранители ударного типа : — В предохранителях этого типа он используется для включения и отключения цепи. У них достаточно силы и перемещения.

• Предохранители переключающего типа : — В предохранителях этого типа в основном металлический корпус, состоящий из переключателя и предохранителя, который широко используется для низкого и среднего уровня напряжения.

• Выпадающие предохранители : — В предохранителях этого типа плавление предохранителя заставляет элемент падать под действием силы тяжести вокруг своей нижней опоры. Они предназначены для защиты трансформаторов наружной установки.

Применяются все типы высоковольтных предохранителей на номинальное напряжение от 1,5 кВ до 138 кВ. Предохранители высокого напряжения используются для защиты измерительных трансформаторов и небольших трансформаторов.Он состоит из серебра, меди и олова. При выделении тепла возникает дуга, из-за которой борная кислота выделяет большое количество газов. Вот почему они используются на открытом воздухе.

Они бывают трех типов, а именно: —

• Патронные предохранители HRC: — Аналогичен низковольтному типу, только некоторые конструктивные особенности отличаются.

• Жидкостные предохранители HRC : — Они используются для цепей с номинальным током до 100 А и систем до 132 кВ.Эти предохранители имеют стеклянную трубку, заполненную четыреххлористым углеродом. Один конец трубки набит, а другой закреплен проволокой из фосфористой бронзы. Когда срабатывает предохранитель, жидкость, используемая в предохранителе, гасит дугу. Это увеличивает емкость короткого замыкания.

• Предохранители HRC с выталкиванием : — Это улетучивающийся предохранитель, в котором эффект отталкивания газов вызван внутренней дугой. При этом камера плавкой вставки заполнена борной кислотой для отвода газов.

• Восстанавливаемые предохранители : — Это тип предохранителя, широко известный как самовосстанавливающийся предохранитель, в котором используется термопластичный термистор проводящего типа, известный как полимерный положительный температурный коэффициент (PPTC). Если возникает неисправность. Увеличивается ток, повышается температура. Повышение сопротивления происходит из-за повышения температуры. Применения, в которых он используется, — это военная и авиакосмическая промышленность, где замена невозможна.

Предохранители являются наиболее важной частью электрических и электронных систем и цепей.Вот несколько приложений, в которых используются предохранители, например,

• Они используются в домашних распределительных щитах, общих электрических приборах и устройствах.
• Они используются в игровых консолях и всех автомобилях, таких как легковые, грузовые и другие транспортные средства.
• Они также используются в ноутбуках, сотовых телефонах, принтерах, сканерах, портативной электронике, жестких дисках.
• В системе распределения электроэнергии вы найдете предохранители в конденсаторах, трансформаторах, преобразователях мощности, пускателях двигателей, силовых трансформаторах.
• Используются в ЖК-мониторах, аккумуляторных батареях и т. Д.

Как работают провода, предохранители и разъемы

Основная задача предохранителя — защищать проводку . Предохранители должны быть такого размера и расположены таким образом, чтобы защитить провод, к которому они подключены. Если такое устройство, как автомобильный радиоприемник, внезапно потребляет достаточно тока, чтобы перегореть предохранитель, возможно, радиоприемник уже поджаривается. Предохранитель предназначен для защиты провода, который было бы гораздо сложнее заменить, чем радио.

Большинство автомобилей имеют две панели предохранителей .Один в моторном отсеке содержит предохранители для таких устройств, как вентиляторы охлаждения, антиблокировочный тормозной насос и блок управления двигателем — все они расположены в моторном отсеке. Другая панель предохранителей, обычно расположенная на приборной панели рядом с коленями водителя, содержит предохранители для устройств и переключателей, расположенных в салоне автомобиля.

В последнем разделе мы видели, как тепловыделение в проводе зависит от сопротивления и силы тока, протекающего через провод.Предохранители — это просто особый тип провода в автономном разъеме. Большинство автомобильных предохранителей сегодня имеют два плоских разъема и пластиковый корпус, в котором находится провод. Есть также некоторые предохранители, которые находятся в проводке автомобиля, называемые плавкими вставками .

Провод внутри предохранителя изготовлен из металла, похожего на припой. У него более низкая температура плавления, чем у самой проволоки. Размер проводника калибруется очень тщательно, чтобы при достижении номинального тока выделялось достаточно тепла, чтобы расплавить проводник и тем самым разорвать цепь.

Если предохранитель перегорел, его необходимо заменить, прежде чем цепь заработает. Перегоревший предохранитель необходимо заменить предохранителем той же силы тока.

Проверка предохранителей

Самый надежный способ проверить плавкий предохранитель — это вытащить его из гнезда и подсоединить прибор для проверки целостности цепи к обоим ножкам предохранителя. Но если вы сделаете это, когда предохранитель включен, вы можете получить непрерывность через путь, отличный от предохранителя (например, обе стороны провода могут быть заземлены, когда вы проверяете предохранитель).Обычно вы можете определить, перегорел ли предохранитель, визуально:

Теперь перейдем к разъемам.

Что такое электрические предохранители и почему они имеют значение?

Клинт Демеритт 22 марта 2021 г.