Как сделать предохранитель: Самодельный предохранитель — Радиомастер инфо

Самодельный предохранитель — Радиомастер инфо

В электронном устройстве вышел из строя плавкий предохранитель. Понятно, что нужно разобраться в причинах перегорания предохранителя и устранить их. Допустим, Вы это сделали, нужно включать устройство для проверки, а целого предохранителя нет.

Материал статьи в сокращенной форме продублирован на видео:

Плавкий предохранитель можно заменить кусочком провода, диаметр которого зависит от величины допустимого тока. Поэтому без особого риска можно заменить перегоревший предохранитель медным проводом, вставленным и запаянным в старый корпус предохранителя.

Для определения диаметра медного провода используют формулу:

           D(мм) = 0,034 × I

Где: D – диаметр провода, в мм.

I_пл – ток плавления провода, в А.

Эту формулу применяют, если рассчитанное значение диаметра не превышает 0,2 мм.

Проверить полученный результат можно по другой формуле:

I(A) = 80√D³

Где: D – диаметр провода, в мм.

I_пл – ток плавления провода, в А.

Есть таблицы, в которых приводятся уже рассчитанные значения диаметра провода для плавкого предохранителя в зависимости от тока:

Понятно, что все эти расчеты и таблицы не дают абсолютно верную величину тока перегорания изготовленного плавкого предохранителя, но 5-10% точность обеспечивают.

Как это выполнить практически.

Для начала подбираем нужный диаметр провода. В данном конкретном случае нам нужен плавкий  предохранитель на 4 А. По таблице есть 5А. Значит, у нас должен быть диаметр немного меньше.

Этот провод диаметром 0,155мм вполне подойдет.

Готовим предохранитель к установке провода. Для этого по очереди нагреваем паяльником контакты предохранителя и прочищаем отверстия, например заточенной спичкой.

Затем продеваем в полученные отверстия провод.

И запаиваем с двух сторон.

Обрезаем лишний провод.

Все, плавкий  предохранитель готов, его можно вставлять в гнездо и использовать.

Очевидно, возникает вопрос, что делать, если нет микрометра, предназначенного для измерения диаметра провода. С меньшей точностью можно измерить диаметр провода штангенциркулем.

А если и его нет, то обычной линейкой.

Для этого нужно намотать провод виток к витку на любой стержень. Длина намотки 10-20 мм. Чем больше намотаете, тем точнее определите диаметр провода. Затем нужно длину намотки в «мм» разделить на количество витков и получите диаметр в «мм».

Например, 26 витков, длина намотки 20 мм. Диаметр провода 20 : 26 = 0,77 мм.

Проверяем этот же провод микрометром:

На микрометре мы видим показания 0,5 + 0,255 = 0,755мм. Если округлить, то получим  0,76 мм. Как видим, точность измерения диаметра провода с помощью линейки и намотки на стержень довольно высокая, около 2%.  Главное плотно, виток к витку, мотать провод.

Если нет возможности запаять провод в корпус предохранителя, то можно просто обмотать каждый контакт перегоревшего предохранителя и вставить в гнездо. Контакты гнезда должны надежно зажимать намотанный провод. Важно, чтобы края намотанного провода не торчали, иначе есть риск замыкания с соседними элементами.

И в заключение, главные выводы по данной теме:

1. Перед началом работ по замене предохранителя обязательно выньте вилку устройства из розетки.
2. Не меняйте перегоревший предохранитель  до тех пор, пока не выясните причину выхода его из строя и не устраните ее.
3. Не вставляете вместо перегоревшего предохранителя первые попавшие под руку металлические предметы. Это может привести к серьезным повреждениям устройств, защищенных предохранителем и даже к большим потерям.

Жучки — замена плавкого предохранителя на ток до 10 А | hardware

Iпл = (d – 0.005) / 0.034

Как сделать электронный предохранитель своими руками

Было бы преступлением не упомянуть здесь плавкие предохранители. Как и другие типы предохранительных устройств они призваны защищать участок цепи от губительных перепадов питающего тока.

Плавкие предохранители

Отличительная особенность таких предохранителей — их очевидная простота. Устройство представляет собой не что иное, как участок проволоки небольшого диаметра. Последняя легко плавится при превышении силы тока сверх заданного порога.

Конечно, у такого метода защиты есть очевидный недостаток – время реакции (плавление проволоки не происходит мгновенно). То есть от кратковременных, но от этого не менее губительных, импульсов тока он не спасет. Зато он очень эффективен при коротких замыканиях в сети или при превышении допустимой нагрузки.

Принцип работы основывается на тепловой работе, которую совершает ток при прохождении через проводники (и напряжение здесь не имеет особого значения).

Расчет:

Сила тока = Максимально допустимая мощность цепи / Напряжение

То есть максимальная сила тока, которую должен выдерживать плавкий предохранитель в цепи питания 220 В при максимальной нагрузке в 3 кВт – около 15 А.

Ввиду того, что плавкость зависит от множества факторов (диаметр проволоки, теплоотводящая способность окружающей среды, материал, из которого изготовлена проволока, и т. п.), то чаще всего сгоревший элемент меняют согласно готовым расчетам из таблицы ниже (для наиболее популярных металлов).

Таблица 1

Предохранители на реле

Как и было сказано выше, плавкие предохранители имеют серьезный недостаток – время реакции. Кроме того, сгоревший элемент необходимо полностью менять (требуется замена проволоки или всего предохранителя).

В качестве альтернативы можно рассмотреть реле.

Один из примеров реализации такой схемы ниже.

Рис. 1. Схема реле

При коротком замыкании в питаемой цепи резко возрастает ток, вследствие чего составной транзистор (VT1 VT2) запирается и всё напряжение прикладывается к первому реле, которое, в результате срабатывания, размыкает второе реле и ток остается только на закрытом составном транзисторе.

Обозначенный блок рассчитан только на цепи, ток питания которых не превышает 1,6А, что может быть неудобно для разных задач.

Её можно немного переделать так.

Рис. 2. Переделанная схема реле

Номинал R4 не прописан специально, так как он требует расчета в зависимости от параметров питаемой цепи.

В качестве основы можно использовать готовые показатели в таблице ниже.

Таблица 2

Обе приведенные схемы рассчитаны на работу только в цепях питания 12 В.

Электронные предохранители без реле

Если ваша схема питается током до 5 А и напряжением до 25 В, то вам определенно понравится схема ниже. Порог срабатывания может быть настроен подстроечным резистором, а время реакции можно задать с помощью конденсатора.

Рис. 3. Схема предохранителя без реле

Ввиду того, что под постоянной нагрузкой транзистор может греться, его лучше всего разместить на теплоотводе.

В качестве альтернативной реализации, но с тем же принципом.

Рис. 4. Схема предохранителя без реле

Еще более простой электронный предохранитель с минимумом деталей на схеме ниже.

Рис. 5. Схема электронного предохранителя с минимумом деталей

При возникновении короткого замыкания транзистор блокируется на непродолжительное время. Если блокировка будет снята, а короткое замыкание останется, то «предохранитель» снова сработает и так до тех пор, пока в питаемой цепи не будет устранена проблема. То есть такой предохранитель не требует включения или выключения. Единственный его недостаток – постоянное включение прямой нагрузки в цепи в виде резистора R3.

Электронный предохранитель для 220 В

Схемы электронных предохранителей, приведенные выше, могут работать только в цепях с постоянным питанием. Но что, если вам нужен быстродействующий предохранитель для защиты питания в цепях с переменным током 220 В?

Можно использовать схему блока защиты от перегрузок ниже.

Рис. 6. Схема блока защиты от перегрузок

Максимальный ток срабатывания этой схемы, выполненной на стабилизаторе 7906 – 2А.

T1 – транзистор TIC225M, а 

T2 — BTA12-600CW (замена не допустима).

В качестве более простых альтернатив для цепей с переменным током могут выступать следующие.

Рис. 7. Схемы для цепей с переменным током

Автор: RadioRadar

РЕМОНТ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ

Первичный интерес к теме возник в связи с отсутствием в продаже предохранителей на 200 мА, именно такие использованы изготовителем в мультиметре  Маsтесн. Попробовал ставить на 160 мА, но ничего хорошего из этой затеи не вышло – «горят» чуть ли не после каждого измерения. Поставил на 250 мА (пока без эксцессов). А так как к достижению цели иду с долей азарта, да к тому же мне не чужд поиск выхода из затруднительных ситуаций  «методом тыка», то менять сгоревшие предохранители приходиться не так уж и редко.

Отремонтировать предохранитель или как говорили в былые времена «поставить жучёк», как мне представлялось первоначально, дело совершенно не хитрое. По этому поводу в интернете наставлений предостаточно. Всего делов-то найти подходящие по толщине проволочки, а остальное «дело техники».

Таблица зависимости тока плавления от диаметра проволоки

Правда, где можно найти необходимые проволочки диаметром от 3 микрон (0,03 мм) информации не было.

Однако повезло, и провод диаметром 0,03 мм был обнаружен в катушке рамки неподлежащей восстановлению измерительной головки. Откуда он и был взят с применением мощной часовой лупы, ацетона и некоторой доли терпения.

Провод диаметром 0,05 мм найден на плате электронно-механического будильника «Слава». Здесь уже проблем не было, стоило только обмакнуть в ацетон, и провод с катушки стал разматываться сам. После общения с проводом диаметром 0,03 мм этот был уже как «канат».

Следующим этапом было вскрытие предохранителей. Это стало возможным только после нагрева металлических колпачков паяльником. Теперь, умудрённый практическим опытом, знаю, что снимать нужно только один из них. Следующим этапом в торцевой части колпачков, при помощи хорошо разогретого паяльника с тонким жалом, были освобождены от олова отверстия, через которые пропускается непосредственно провод выполняющий функцию плавкого предохранителя.

Первая операция ремонта. Проволочка нужного диаметра длиной равной двойной длине ремонтируемого предохранителя пропускается  через отверстие в первом колпачке, стеклянный корпус и запаивается. С непременным предварительным удалением лаковой изоляции с края (если осталась после ацетона).

Вторым действием является постановка колпачка на стеклянный корпус при помощи клея (удобней всего марка БФ-6).

Конечная операция, пропускание провода в отверстие второго колпачка и также пайка с последующей клейкой. Сразу после пайки необходим контрольный прозвон предохранителя мультиметром.

После обрезки торчащих снаружи концов проволочек — предохранителей можно разложить готовые к использованию изделия ровными рядками, но так чтобы они ни в коем случае они не перепутались, и полюбоваться на творение рук своих. Особенно порадовало то, что удалось отремонтировать миниатюрные экземпляры. Иногда такие очень бывают нужны.

И последнее действо – с металлических колпачков, теперь уже исправных предохранителей, при помощи надфиля была удалена прежняя маркировка (теперь знаю, что делать это гораздо удобней в самом начале ремонта). Всё разложено по пакетикам и готово к использованию.

Эпилог: в случае крайней необходимости ремонт предохранителей это реально, даже номиналом в 0,5 А. Наличие микрометра обязательно.

По похожей стратегии можно чинить и автомобильные предохранители (плавкие вставки) и многие другие. Подражал тульскому «Левше» Babay. 

   Форум

   Форум по обсуждению материала РЕМОНТ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ

Как безопасно восстановить автомобильный предохранитель

Плавкий предохранитель – одно из самых древних электротехнических устройств. Считается, что изобретателем предохранителя является Луи Франсуа Клеман Бреге, французский электротехник. В 1847 году он провел ряд экспериментов и выяснил, что вставки из тонкой проволоки фиксированного сечения способны перегорать при превышении током в электрической цепи определенной силы, пропорциональной сечению. Практическое же применение предохранителей, как устройств, началось приблизительно с середины XIX века – сперва в промышленной и бытовой электротехнике, а с массовым распространением «стальных коней» – и в автомобильной.

Несмотря на изобретение разного рода автоматически восстанавливающихся предохранителей – пружинных, биметаллических, полупроводниковых – самый обычный одноразовый плавкий предохранитель Луи Бреге до сих пор является наиболее распространенным и эффективным устройством защиты электроцепей в любом автомобиле от токовой перегрузки и короткого замыкания.

И в бюджетном, и в премиальном автомобиле практически все электрические потребители защищены плавкими предохранителями. И в мануале к любому авто, а тем более – в руководстве по обслуживанию и ремонту, обязательно есть такая (или очень похожая) фраза: 

Запрещается даже временно устанавливать проволочные перемычки вместо соответствующих предохранителей, так как это может привести к повреждению электрической проводки и возникновению пожара!

Сказано правильно, и спорить с этим мы не намерены. Однако отметим, что обстоятельства бывают всякие, в том числе и не вполне рядовые. И любой владелец немолодого и повидавшего жизнь автомобиля может оказаться в ситуации, когда какой-то важный для движения предохранитель сгорел – в цепи бензонасоса, зажигания, стеклоочистителей в дождь, фар ночью и т. п, а заменить его нечем. Произойти подобное может не только в городе, где полно автомагазинов, отзывчивых граждан, а также автосервисов и эвакуаторов, наконец, а в глуши, когда запасных предохранителей в загашнике не оказалось, магазинов и просто добрых людей поблизости нет, а ехать-таки нужно…

Так что лучше обладать знаниями «для случая, который не случится», нежели оказаться беспомощным в маловероятной, но все же экстремальной ситуации! Как там звучит якобы японская поговорка, которую так любят писать в статусах в соцсетях? «Самурай носит меч всю жизнь, даже если понадобится он ему лишь раз в жизни»… Ну или что-то вроде того…

Когда «жучок»… был нормой

Молодые автовладельцы хорошо знакомы с современными П-образными ножевыми предохранителями, и, как правило, знакомы с их предшественниками, распространенными на советских машинах – предохранителями стержневого типа с их вечно паршивым контактом. А вот что было ЕЩЕ РАНЬШЕ, скорее всего, уже не помнят…

А вот до 70-х годов в автомобилях (кстати, не только в советских!) применялись предохранители, как раз очень похожие на современные П-образные ножевые. Представляли они собой текстолитовую пластинку с приклепанными пружинящими ножками-контактами и намотанными на нее 15-20 сантиметрами запасной проволочки. Если проволочка между контактами сгорала (предохранитель срабатывал), водитель просто отматывал с мотовильца несколько сантиметров и соединял ей контакты заново. Предохранитель восстанавливал свои свойства!

Не сказать, что такой принцип был идеальным – контакт в проволочном предохранителе частенько ухудшался со временем, поскольку зависел от силы и аккуратности намотки проволочки. Однако система все же просуществовала долгие годы на самых разных легковых и грузовых машинах и считалась вполне работоспособной. И обратите внимание: это ж по современным меркам натуральнейший «жучок»!

  «Жучок» – да не «жучок»! «Жучком», опасным и запрещенным к использованию, такой предохранитель считался бы, если б в нем применялась СЛУЧАЙНАЯ проволока! Но проволока в нем была строго тарированная, с сечением, соответствующим нужному току защиты, значение которого печаталось на корпусе предохранителя! Поэтому если взять современный предохранитель ножевого типа (сгоревший) и соединить его ножки проволочкой, чье сечение на сгорание приблизительно соответствует току, маркированному на предохранителе изначально, то такой «жучок» не будет представлять собой опасности для электропроводки автомобиля. Но как понять – какая проволока нужна?

Диаметр провода и ток сгорания

А вот для этого существует специальная расчетная формула. Но чаще для простоты используется заполненная по этой формуле справочная таблица! В свое время, когда развлечением считалось техническое творчество, а не деградация в соцсетях, эту табличку знал каждый школьник, посещающий радиокружок. Ибо изготовить своими руками предохранитель для самодельной конструкции было нормой! В справочной табличке для удобства сечение одножильного медного провода уже конвертировано в диаметр.

Для наиболее распространенных номиналов автомобильных предохранителей таблица выглядит так. Если же интересны иные значения токов (а эти таблицы обычно включают в себя диаметры провода для изготовления предохранителей от 0,5 ампер до 200-300 ампер), то нагуглить полную версию будет несложно.

Для примера. В распространенном LAN-кабеле «витая пара», которым проводят интернет в квартиры, одна жилка имеет диаметр около 0,5 мм – отрезок такого провода сработает в качестве предохранителя при токе около 30 ампер. В многожильных проводах типа ШВВП, используемых для подключения электроприборов к розетке, часто используются жилки диаметром 0,2 мм – на 7 ампер… Если сложить вдвое – получится предохранитель на 14-15 ампер. Ну и т. п.

Измеряем провод без штангенциркуля и микрометра

ОК, теперь мы знаем, как сделать относительно безопасный «жучок» на нужный нам ток… И проволочку найти и расплести на жилки, в принципе, несложно – можно в крайнем случае разрезать и очистить от изоляции провод лампы-переноски, USB-шнура, а то и какие-то штатные электроцепи в машине допустимо временно «ампутировать», отрезав провод от чего-то не слишком нужного типа задней противотуманки… В конце-концов, экстремальные ситуации порой требуют экстремальных решений.

Но как понять, на какой ток рассчитан провод, если мы не знаем его диаметр? Ведь на глаз определить толщину нереально! А ни штангенциркуля, ни микрометра в багажнике, как правило, нет… И опять на помощь придут дедовские приемчики – простые, но надежные.

Берем любой цилиндрический предмет – карандаш, отвертку, спичку, веточку – и наматываем на нее провод плотно виток к витку. Чем больше витков – тем выше будет точность измерения, но обычно достаточно 15-20 витков. Намотали – измеряем общую длину намотки линейкой и делим полученное число миллиметров на количество витков. Результат – диаметр провода!

Зануды пробурчат: «Ну да, запасных предохранителей с собой нет, а вот линейка в машине нашлась, видите ли!». Специально для зануд: ну XXI век же на дворе… У многих, к примеру, линейка есть в смартфоне!

Делаем предохранитель-«жучок»

…ну и последний шаг – если провод найден, диаметр его измерен, и он нам подходит. Плотно и туго наматываем отрезок медной жилки на ножки сгоревшего предохранителя и вставляем его на место. Готово!

И напоследок еще раз напоминаем, что заниматься подобным ремонтом, даже вдалеке от цивилизации и помощи, необходимо весьма и весьма осторожно! Делайте «жучок», лишь окончательно убедившись, что аналогичный сгоревшему фабричный предохранитель нельзя хотя бы на время выдернуть из цепи, где он защищает что-то, без чего можно временно обойтись, – например, обогрев заднего стекла или нечто подобное. И если уж запасных нет, выдернуть неоткуда и за помощью обратиться не к кому – тогда только мотайте «жучок»… Но не забудьте при первой же возможности заменить его на нормальный предохранитель и выяснить причину перегорания!

Опрос

Вы когда-нибудь застревали в глуши на неисправной машине?

Всего голосов:

Как восстановить сгоревший предохранитель своими руками. Ремонт предохранителя.

Любой предохранитель в электрической цепи выполняет защитную функцию. Именно он является наиболее простым, и в тоже время достаточно надежным способом обеспечить сохранность электрических, электронных схем. Каждый предохранитель рассчитан на определенный ток срабатывания. Как только это ток будет превышен плавкая вставка начнёт плавится, что приведет к ее перегоранию и разрыву цепи. Именно это даст возможность не дать чрезмерному току повредить другие элементы электроцепи. Предохранитель как бы изначально рассчитан на то, чтобы в этой самой цепи быть самым слабым звеном, выходящим из строя первым.

После сгорания предохранитель нужно заменить на новый. Если причиной сгорания был обычный скачок напряжения в электрической сети, и при этом кроме плавкой вставки больше ничего не пострадало, то после замены предохранителя на заведомо исправный устройство снова заработает. Если же причиной перегорания предохранителя является конкретная неисправность на самой схеме, то тут уж после замены плавкой вставки она заново сгорит. Нужно искать и восстанавливать саму схему, а не менять постоянно сгоревшие защитные плавкие предохранители.

Хорошо когда под рукой есть запасной предохранитель, для замены сгоревшего. А если нет, что делать? В этом случае можно сделать ремонт предохранителя своими руками, восстановив его работоспособность. Наиболее простым способом это можно сделать путём вставки нового плавкого проводника, с пайкой его концов к металлическим контактам предохранителя. Новые, заводские плавкие вставки имеют легкоплавкий проводник. В нашем случае мы обойдемся обычным тонким медным проводом, достаточно маленького диаметра.

Итак, ремонт предохранителя будем делать так — берем сгоревшую плавкую вставку, в боках на металлических контактах проделываем тонким сверлом небольшие отверстия. Далее нам понадобится многожильный провод, имеющий достаточно тонкие жилки. Я использовал монтажный провод с полихлорвиниловой изоляцией телесного цвета (в нем как раз провода нужного диаметра). После того, как я снял эту самую изоляцию с провода, вытащил одну тонкую жилку (ее примерное сечение около 0,1 мм). Эту жилку вставил в проделанные отверстия в предохранителе. В итоге у меня получился тонкий медный проводник внутри стеклянного корпуса предохранителя.

Концы с отверстиями и выходящим с них плавким проводником аккуратно запаял. Вот и все, предохранитель восстановлен и готов к использованию снова. Конечно же он будет не такой чувствительный к чрезмерному току, как был изначально. Но для большинства обычных электрических схем, с не очень чувствительной схемотехникой на плате, он вполне подойдёт. Хотя если есть возможность лучше поставить на место сгоревшего предохранителя новый, купленный, рассчитанный на свой ток срабатывания (сгорания).

Видео по этой теме:

P.S. Восстановить работоспособность сгоревшего предохранителя можно достаточно быстро. Ремонт плавкой вставки подобным образом гораздо лучше, чем просто на место предохранителя поставить жучок (кусок провода, чтобы создать замкнутую цепь). Ставя жучки, вы точно избавляетесь от защиты электрической цепи устройства, что при перегрузке или коротком замыкании приведёт к значительному выгоранию платы (дорожек, элементов). Так что пожалуй лучше так не делать (ставить жучки).

Плавкие предохранители Littelfuse

19 июня 2019

Вячеслав Гавриков (г. Смоленск)

Номенклатура компании Littelfuse содержит широкий спектр моделей плавких предохранителей: от традиционных стеклянных и керамических до автомобильных и SMD-предохранителей.

Идея использования плавкой вставки для защиты от коротких замыканий была предложена еще в XIX веке. Первый предохранитель, созданный в 1890 году в лаборатории Эдисона, представлял собой открытую конструкцию на базе лампочки с плавкой вставкой из проволоки. Более привычная для нас форма и концепция сменных защитных компонентов была реализована в 1914 году, когда появились предохранители общего назначения и автомобильные предохранители. Компания Littelfuse является не только одним из лидеров, но и одним из пионеров в данном сегменте рынка. Первые низковольтные предохранители Littelfuse были представлены еще в 1927 году. Сейчас компания выпускает широкий спектр моделей: традиционные стеклянные и керамические, пленочные, автомобильные и SMD-предохранители, а также другие элементы защиты, в частности – самовосстанавливающиеся предохранители.

В данной статье проводится обзор плавких предохранителей Littelfuse общего назначения и специальных предохранителей для взрывоопасных приложений.

Нормативные документы

Безопасность является важнейшим фактором как в производственных процессах, так и в повседневной жизни людей. Поэтому предохранители должны в обязательном порядке отвечать жестким требованиям существующих стандартов безопасности. Любой официальный производитель указывает, каким стандартам безопасности отвечает его продукция.

В различных странах существуют собственные регулирующие органы и нормативные акты. Для отечественного рынка интерес представляют в первую очередь стандарты МЭК. В частности:

• ГОСТ Р МЭК 60127-1-2005 Миниатюрные плавкие предохранители. Часть 1. Терминология для плавких предохранителей и общие требования к миниатюрным плавким вставкам;
• ГОСТ МЭК 60127-2-2013 Предохранители миниатюрные плавкие. Часть 2. Трубчатые плавкие вставки;
• ГОСТ МЭК 60127-3-2013 Предохранители миниатюрные плавкие. Часть 3. Субминиатюрные плавкие вставки;
• ГОСТ МЭК 60127-4-2011 Миниатюрные плавкие предохранители. Часть 4. Универсальные модульные плавкие вставки для объемного и поверхностного монтажа;
• ГОСТ 30801.5-2012 (МЭК 60127-5:1989) Миниатюрные плавкие предохранители. Руководство по сертификации миниатюрных плавких вставок;
• ГОСТ МЭК 60127-6-2013 Предохранители миниатюрные плавкие. Часть 6. Держатели предохранителей с миниатюрной плавкой вставкой.

Согласно ГОСТ Р МЭК 60127-1-2005, предохранитель представляет собой устройство, которое за счет расплавления одной или нескольких его деталей, имеющих определенную конструкцию и размеры, размыкает цепь, в которую оно включено, прерывая ток, если он превышает заданное значение в течение определенного времени. В этом же стандарте представлены характеристики предохранителей и общие требования к ним.

Основные характеристики предохранителей

Рядовой пользователь, выбирая предохранитель, ориентируется только на форм-фактор, рейтинг тока и рабочее напряжение. Однако с точки зрения разработчика все оказывается значительно сложнее, так как ему приходится учитывать все особенности предохранителей и условий их эксплуатации. Рассмотрим набор основных характеристик плавких предохранителей.

Ампер-секундная характеристика. Наиболее важной и информативной характеристикой плавкого предохранителя является вовсе не рейтинг тока, а ампер-секундная характеристика, которая представляет собой кривую зависимости фактического времени срабатывания от ожидаемого постоянного/переменного тока в установленных условиях срабатывания [1]. В качестве примера на рисунке 1 изображена ампер-секундная характеристика SMD-предохранителей серии 438 производства Littelfuse.

Рис. 1. Ампер-секундная характеристика предохранителей серии 438

Ампер-секундная характеристика говорит о том, что предохранитель не является идеальным элементом и имеет существенную инерцию – для него скорость срабатывания зависит от силы тока. Чем выше ток, тем быстрее расплавится плавкая вставка. В частности, из рисунка 1 видно, что предохранитель с рейтингом тока 0,25 А даже при токе 0,6 А сработает только через 10 секунд, а при токе 1 А скорость срабатывания составит около 4 мс.

По виду ампер-секундной характеристики ГОСТ Р МЭК 60127-1-2005 делит предохранители на следующие типы [1]:

• FF – сверхбыстродействующие плавкие вставки;
• F – быстродействующие плавкие вставки;
• М – полузамедленные плавкие вставки;
• Т – замедленные плавкие вставки;
• ТТ – сверхзамедленные плавкие вставки.

Важно понимать, что инерция и задержка срабатывания предохранителя – это не всегда плохо. Дело в том, что во многих приложениях присутствуют «штатные» токовые перегрузки. Например, включение мощного источника питания сопровождается значительными пусковыми токами, связанными с зарядом выходной емкости самого источника и емкостей нагрузки. Однако в дальнейшем ток потребления этого же источника питания оказывается существенно ниже. Таким образом, «медленный» предохранитель не успеет сработать и пропустит пусковую перегрузку, но если в цепи возникнет постоянное КЗ – он благополучно защитит схему.

Ампер-секундная характеристика имеет очень неприятную особенность, которая следует из представленного выше определения. Дело в том, что она приводится для «установленных условий срабатывания». Под условиями срабатывания в первую очередь стоит понимать температуру окружающей среды и качество теплоотвода от плавкой вставки.

Рейтинг тока, указываемый производителем, характеризует определенное значение тока, который плавкая вставка может пропускать без расплавления в течение заданного времени. Например, для предохранителей серии 438 время срабатывания при рейтинговом токе составляет не менее 4 часов.

Температурная зависимость тока срабатывания. Срабатывание предохранителя происходит, когда температура плавкой вставки достигает температуры плавления. Очевидно, что чем выше температура окружающей среды – тем меньше энергии потребуется, чтобы разогреть плавкую вставку. Другим словами, чем выше температура среды – тем меньше будет ток, при котором сработает предохранитель.

В качестве примера на рисунке 2 представлена температурная зависимость рейтинга тока для SMD-предохранителей серии 438 производства Littelfuse. Из графика видно, что изменение рейтинга тока во всем диапазоне рабочих температур -55..150°С составляет ±35%.

Рис. 2. Температурная зависимость рейтинга тока для предохранителей серии 438

Здесь необходимо сделать одно важное замечание. В руководстве по выбору предохранителей Littelfuse [2] явно говорится о том, что разработчики не должны путать температуру окружающей среды и комнатную температуру («ambient temperature» и «room temperature»). Дело в том, что для предохранителя важна именно температура среды, которая его непосредственно окружает. Достаточно очевидно, что, например, при работе источника питания происходит разогрев транзисторов и других силовых компонентов. Этот разогрев приводит к повышению температуры воздуха внутри корпуса. В результате температура окружающей среды для предохранителя внутри корпуса будет существенно выше, чем снаружи.

Кроме того, не стоит забывать и об обратном процессе теплопередачи. Предохранитель имеет сопротивление и разогревается вследствие омических потерь I²R. Часть тепла может отводиться за счет печатной платы или циркуляции воздуха. Очевидно, что чем лучше качество теплоотвода, тем больше энергии потребуется, чтобы разогреть плавкую вставку до состояния срабатывания. Это особенно важно для SMD-компонентов.

I²t (интеграл Джоуля). У ампер-секундной характеристики есть еще один недостаток. Она приводится для постоянного или синусоидального переменного тока, однако во многих приложениях предохранитель защищает цепи, в которых протекают импульсные токи различной формы. Чтобы посчитать энергию, выделяемую в предохранителе, используют интеграл Джоуля I²t.

I²t (интеграл Джоуля) – интеграл квадрата тока за определенный период времени. I²t, выраженный в амперах в квадрате в секунду (А²×с), равен энергии в джоулях, выделяемой в резисторе 1 Ом в цепи, защищаемой плавким предохранителем [1].

Расчет I²t является важным параметром при выборе предохранителя. Подробнее о методике выбора предохранителей подробно рассказывается в следующем разделе.

Отключающая способность плавкой вставки (breaking capacity of a fuse-link). Чем выше ток КЗ, тем быстрее сработает предохранитель. Однако при чрезмерном увеличении тока разрушение плавкой вставки может оказаться слишком быстрым, в результате чего будет поврежден корпус компонента. В ряде случаев предохранитель попросту взорвется. По этой причине для каждого предохранителя производитель указывает отключающую способность – значение ожидаемого тока (при переменном токе эффективное значение), который плавкая вставка способна отключать при установленном напряжении и заданных условиях эксплуатации [1].

Рейтинг напряжения. При срабатывании предохранителя электрическая цепь оказывается физически разомкнутой. Однако при существенном повышении напряжения может произойти пробой (по воздуху, по корпусу и так далее). По этой причине в документации на предохранители в обязательном порядке указывают рейтинг напряжения.

С учетом всего вышесказанного становится понятно, что выбор оптимального предохранителя не так уж прост. С одной стороны, разработчик должен выполнить расчет I²t для заданного тока, учесть температурную зависимость и выбрать подходящую модель, а с другой – в обязательном порядке выполнить полевые испытания, чтобы учесть все особенности теплового поведения предохранителя в составе конечного устройства.

Выбор предохранителя

Выбор предохранителя определяется исходными данными и особенностями конкретного приложения [1]:

• Номинальный ток. Номинальный ток цепи определяет рейтинг тока предохранителя. Чтобы защититься от незапланированных срабатываний, рекомендуют использовать запас по току 25%. Например, если номинальный ток цепи составляет 7,5 А, то, с учетом запаса, следует выбирать предохранитель, ориентируясь на величину тока 10 А.
• Рабочая температура также сильно влияет на выбор рейтинга тока предохранителя, поэтому для нормальной работы необходимо делать дополнительный запас. Например, если предполагается работа предохранителей серии 438 при температуре 75°С, то запас должен составлять около 15% (см. рисунок 2).

Рассмотрим пример. Допустим, предохранитель серии 438 должен работать при температуре 75°С и номинальном токе 1,5 А. Очевидно, что с учетом пунктов 1 и 2 для нормальной работы будет недостаточно предохранителя с рейтингом 1,5 А. Необходимый рейтинг тока с запасом составляет: 1,5 А/(0,75 × 0,85) ≈ 2,4 А → 2,5 А (наиболее близкий номинал).

• Рабочее напряжение. Рейтинг напряжения предохранителя должен быть больше, чем максимально возможное напряжение в схеме.
• Скорость срабатывания. По скорости срабатывания предохранители делятся на пять типов (FF – сверхбыстродействующие, F – быстродействующие, М – полузамедленные, Т – замедленные, ТТ – сверхзамедленные). Выбор конкретного предохранителя следует делать с учетом ампер-секундных характеристик, предоставляемых производителем.
• Максимальный ток КЗ. Для предотвращения расплавления или взрыва предохранителя необходимо, чтобы его отключающая способность была выше максимального тока КЗ.
• Требования к габаритам, типоразмеру и способу монтажа. В настоящее время существует широкий выбор предохранителей для поверхностного монтажа, монтажа в отверстия и для установки в специальные держатели. Выбор конкретной серии определяется особенностями каждого конкретного приложения.
• Соответствие требованиям стандартов. Использование того или иного предохранителя допускается только в том случае, если он сертифицирован и соответствует требованиям установленных стандартов. Кроме группы стандартов ГОСТ Р МЭК 60127, существуют и другие стандарты. Например, для работы в условиях взрывоопасных сред предохранитель должен отвечать положениям ГОСТ 31610.11-2014 (IEC 60079-11:2011) «Взрывоопасные среды. Часть 11. Оборудование с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь «i» (с Поправкой)».
• Устойчивость к импульсным воздействиям. На этом пункте следует остановиться подробнее.

Этих данных хватит для выбора предохранителя, работающего в цепи с постоянной или переменной синусоидальной токовой нагрузкой, если эта нагрузка не превышает рейтинг тока предохранителя. Однако существует множество приложений, в которых нагрузка носит импульсный характер. Речь идет о пусковых токах и различных переходных процессах. В таких приложениях предохранитель должен выдерживать кратковременные импульсы тока, превышающие его рейтинг тока, и при этом не срабатывать.

Чтобы определить, сработает или не сработает предохранитель при возникновении заданного числа токовых импульсов, используют интеграл Джоуля I²t, который можно рассчитать вручную или с помощью специальных утилит. Рассмотрим каждый из способов отдельно.2c\qquad{\mathrm{(}}{2}{\mathrm{)}}$$

Полученное значение должно быть больше, чем значение, указанное в документации. В противном случае предохранитель сработает при возникновении последовательности импульсов.

Рис. 4. Учет числа импульсов при расчете требуемого I²t для предохранителя

Ручной расчет I²t и определение запасов по току не являются сложными операциями, однако для упрощения работы можно использовать онлайн-утилиту Littelfuse iDesign Tool, которая позволяет выбрать подходящий предохранитель за несколько кликов мыши.

Использование онлайн-утилиты от Littelfuse для выбора предохранителя

Littelfuse iDesign Tool – онлайн-утилита, которая максимально упрощает выбор оптимального предохранителя и автоматизирует расчеты запасов по току и I²t. Кроме того, утилита позволяет разработчику задавать произвольную форму импульсов при определении I²t.

Процесс выбора предохранителя разбит на семь шагов.

Шаг 1. Сперва пользователь должен задать начальные условия для расчета: максимальное рабочее напряжение, номинальный ток, предельный ток КЗ, максимальную рабочую температуру (рисунок 5). Утилита также предлагает выбрать область применения предохранителя (телекоммуникации, военная электроника и так далее). К сожалению, в настоящее время специализированные модели предохранителей в онлайн-утилите отсутствуют. При выборе, например, взрывоопасных предохранителей утилита просто перенаправит пользователя на соответствующую страницу сайта, и выбор нужно будет делать вручную.

Рис. 5. Шаг 1. Определение исходных данных и требований

Шаг 2. На втором шаге необходимо выбрать стандарты, требованиям которых должен отвечать предохранитель (рисунок 6).

Рис. 6. Шаг 2. Выбор стандартов

Шаг 3. На этом этапе пользователю предлагается выбрать тип предохранителя: SMD, выводной для пайки в отверстия, для установки в держатель, с радиальными выводами, с аксиальными выводами (рисунок 7). 

Рис. 7. Шаг 3. Выбор типа предохранителя

Шаг 4. С учетом указанных ранее данных и требований программа автоматически подбирает подходящие серии предохранителей. Пользователю необходимо выбрать один из предложенных вариантов (рисунок 8).

Рис. 8. Шаг 4. Выбор серии

Шаг 5. Определение формы и параметров импульсов тока для расчета I²t. В данном случае у пользователя есть целых три варианта. Первый вариант подходит для расчета устойчивости предохранителя к импульсам стандартной формы (рисунок 9).

Рис. 9. Шаг 5. Задание параметров импульсов стандартной формы для расчета I²t

Шаг 6. Второй вариант подразумевает определение формы импульсов произвольной формы по точкам и дальнейший автоматический расчет I²t (рисунок 10).

Рис. 10. Шаг 6. Определение основных требований

Шаг 7. Если же пользователь уже рассчитал значение I²t вручную, то его можно задать напрямую (рисунок 11). 

Рис. 11. Шаг 7. Определение основных требований

Шаг 8. С учетом указанных ранее данных и требований программа автоматически подбирает наиболее подходящие модели предохранителей. Пользователю необходимо выбрать один из предложенных вариантов (рисунок 12).

Рис. 12. Шаг 8. Определение основных требований

Шаг 9. Проверка быстродействия предохранителя (желаемого времени срабатывания) при заданном токе КЗ. На этом этапе программа автоматически строит ампер-секундные характеристики с учетом ранее определенных параметров. Пользователю остается только убедиться, что выбранный предохранитель обладает достаточным быстродействием. При необходимости можно вернуться на несколько шагов назад и без проблем повторить расчеты с другой серией или моделью предохранителя (рисунок 13).

Рис. 13. Шаг 9. Определение основных требований

Зачем нужны практические испытания

К сожалению, предложенные методики выбора оптимального предохранителя основаны на теоретических расчетах и не позволяют учесть ряд параметров. Например, сложно оценить качество отвода тепла от предохранителя по плате или качество воздушного обмена. Также могут всплыть и другие отклонения и особенности. В результате разработчик должен проверять работу предохранителей в составе готового блока.

Обзор плавких предохранителей Littelfuse

Компания Littelfuse является одним из лидеров в области производства плавких предохранителей. В номенклатуре компании присутствуют SMD-предохранители, предохранители с радиальными и аксиальными выводами, а также предохранители различных специализированных серий и моделей.

SMD-предохранители востребованы, в первую очередь, в низковольтных приложениях, в которых ключевую роль играют компактные размеры. Кроме того, они существенно упрощают процесс монтажа, так как распаиваются вместе с другими SMD-компонентами на печатную плату. Среди дополнительных преимуществ SMD-предохранителей можно отметить высокое быстродействие, малое сопротивление и широкий диапазон рейтингов тока.

В настоящее время Littelfuse предлагает почти сорок серий SMD-предохранителей с различными характеристиками (рисунок 14, таблица 1):

• с рейтингом тока 0,62…40 А;
• с рейтингом напряжения до 600 В;
• с быстродействием TT, F и FF;
• с типоразмером от 0402;
• с диапазоном рабочих температур -55…150°C.

Рис. 14. SMD-предохранители от Littelfuse

Таблица 1. Характеристики серий SMD-предохранителей Littelfuse

Серии керамических SMD-предохранителей отличаются высокой температурной стабильностью и способны работать при повышенной температуре (до 150°С). Это позволяет использовать их в промышленной электронике и в сверхкомпактных приложениях с ограниченными возможностями по отводу тепла: в серверах, принтерах, сканерах, модемах и прочем.

Тонкопленочные SMD-предохранители используются в качестве элементов вторичной защиты в устройствах, требующих компактных габаритных размеров. В частности, серия 435 имеет типоразмер всего 0402. Основными приложениями для этой группы предохранителей станут сотовые телефоны, цифровые камеры, аккумуляторные сборки и прочее.

Предохранители Nano2® Fuse отличаются компактными размерами, широким диапазоном рейтингов тока 0,62…40 А и значительным диапазоном рабочих температур -55…125°С. Благодаря перечисленным достоинствам Nano2® Fuse могут применяться в широком спектре приложений от ноутбуков и ЖК-мониторов до серверов и промышленного оборудования.

Предохранители Telelink® Fuse предназначены для работы в составе телекоммуникационного оборудования. При совместном использовании с защитным тиристорами SIDACtor^® или газоразрядниками Greentube производства Littlefuse они позволяют создавать готовое решение для защиты оборудования, соответствующее рекомендациям GR-1089–Core, TIA-968-A, UL/EN/IEC 60950, ITU K.20 и K.21.

Предохранители OMNI-BLOK представляют собой комбинацию из предохранителя и держателя, которые распаиваются на плату с помощью обычного поверхностного монтажа. В дальнейшем пользователь может самостоятельно заменить предохранитель без необходимости пайки.

PICO SMF – версия предохранителей PICO для поверхностного монтажа. Они отличаются широким диапазоном номинальных токов 0,62…5 А и высоким быстродействием.

Flat Pak – предохранители с широким диапазоном номинальных токов 0,62…5 А, рабочим напряжением до 250 В AC и двумя вариантами исполнения: SMD и DIP (монтаж в отверстия).

EBF – серия SMD-предохранителей, разработанная для схем с электронным балластом и мощных инверторов. Существует версия для монтажа в отверстия с теми же габаритными размерами.

Littelfuse предлагает почти три десятка серий предохранителей с радиальными выводами (рисунок 15, таблица 2):

• с рейтингом тока 0,02…10 А;
• с рейтингом напряжения до 300 В;
• с быстродействием TT, М, F и FF;
• с диапазоном рабочих температур до -55…125°C.

Рис. 15. Предохранители Littelfuse с радиальными выводами

Таблица 2. Характеристики серий предохранителей Littelfuse с радиальными выводами

В номенклатуре Littelfuse  представленная обширная группа предохранителей с аксиальными выводами (рисунок 16, таблица 3):

• с рейтингом тока 0,1…50 А;
• с рейтингом напряжения до 1000 В;
• с быстродействием TT, М, F и FF;
• с диапазоном рабочих температур до -55…125°C. 

Рис. 16. Предохранители Littelfuse с аксиальными выводами

Таблица 3. Характеристики серий предохранителей Littelfuse с аксиальными выводами

Взрывобезопасные предохранители Littelfuse

Помимо плавких предохранителей общего назначения, Littelfuse предлагает и специализированные серии, например, взрывобезопасные предохранители 242, PICO 259, PICO 259-UL913, PICO 304 и PICO 305 (рисунок 17, таблица 4).

Рис. 17. Взрывобезопасные серии предохранителей Littelfuse

Таблица 4. Характеристики взрывобезопасных серий предохранителей Littelfuse

Во взрывоопасных средах непременным условием обеспечения безопасности становится использование электрических приборов, исключающих возникновение искрения. В качестве примера можно привести химическую, нефтегазовую, горнодобывающую, пищевую и медицинскую отрасли. Требования к таким приложениям описаны в ГОСТ 31610.11-2014 (IEC 60079-11:2011) «Взрывоопасные среды. Часть 11. Оборудование с видом взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь «i» (с поправкой)». Чтобы обеспечить гарантированную защиту от искрения, предохранители серий 242, PICO 259, PICO 259-UL913, PICO 304 и PICO 305 имеют дополнительное защитное покрытие (рисунок 18) [2].

Рис. 18. Особенности конструкции искробезопасных предохранителей

Предохранители серии 242 отличаются достаточно узким диапазоном рейтингов тока 0,05…0,25 А, но обладают рекордно высокой отключающей способностью 4 кА. Представители серии имеют два варианта исполнения – для выводного монтажа в отверстия и для установки в держатель.

Предохранители PICO 259 используются для защиты низковольтных цепей (до 190 В) и имеют широкий диапазон рейтингов тока 0,062…5 А. Эти предохранители предназначены для монтажа в отверстия.

Серия PICO 259-UL913 является аналогом серии PICO 259, но отвечает требованиям UL 913.

Предохранители серии PICO 304, в отличие от других взрывобезопасных серий, предназначены для поверхностного монтажа. Они обладают относительно узким диапазоном рейтингов тока 0,05…0,75 А, но характеризуются высокой отключающей способностью 1,5 кА и рейтингом напряжения 375 В.

Предохранители PICO 305 по своим характеристикам соответствуют серии PICO 304, но предназначены для монтажа в отверстия.

Заключение

Компания Littelfuse является лидером в области производства плавких предохранителей. В номенклатуре компании присутствуют SMD-предохранители, предохранители с радиальными и аксиальными выводами. Кроме того, Littelfuse предлагает специализированные серии предохранителей. Например, серии 242, PICO 259, PICO 259-UL913, PICO 304 и PICO 305, предназначены для взрывоопасных сред.

Выбор оптимального предохранителя оказывается не таким простым, как может показаться на первый взгляд. Чтобы упростить жизнь разработчикам, компания создала онлайн-утилиту Littelfuse iDesign Tool, которая максимально упрощает выбор оптимального предохранителя и автоматизирует расчеты запасов по току и I²t.

Литература

1. Selection Guide. Fuse Characteristics, Terms and Consideration Factors. Littelfuse, 2014.
2. Application Note: Enhancing Workplace Safety in Hazardous Locations with PICO® 259-UL913 and 305 Series Intrinsic Safety Fuses. Littelfuse, 2013.
3. Littelfuse.
4. Fuse Characteristics, Terms and Consideration Factors.

•••

Наши информационные каналы

Как сделать медленно горящий фитиль из пряжи, сахара и нитрата калия «Безумная наука :: WonderHowTo

Вот как сделать простую форму медленно горящего фитиля из материалов вокруг дома.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: воспламенение зажигательного или взрывчатого материала может быть незаконным в вашем регионе, поэтому перед попыткой ознакомьтесь с местными законами. Вы используете этот видеоконтент на свой страх и риск.

Я сделал эти запалы из 100% хлопчатобумажной пряжи, пропитанной раствором KNO3 (нитрата калия) и белого столового сахара.

Смешайте 36 граммов KNO3 и 24 грамма белого столового сахара и встряхните их вместе, чтобы убедиться, что они хорошо перемешаны.

Затем вскипятите 1/3 стакана воды и перемешайте состав до полного растворения.

Отмерьте около 12 футов 100% хлопковой пряжи и смочите ее в растворе, и теперь в любой момент пряжу можно будет снять и нанизать на противень зигзагообразным узором.

Разогрейте духовку до 300ºF и запекайте в течение 20 минут.

Затем дайте остыть в течение 5-10 минут.

На этом этапе пряжа должна быть очень жесткой, и ее можно разрезать на разную длину для разных проектов.

Я использовал эти взрыватели в партии дымовых факелов, замеченных в другом проекте. Вы можете посмотреть видео этого проекта здесь.

Проверяя предохранители, я был рад увидеть, что у них стабильная скорость горения около 3 секунд на дюйм. Каждая партия немного отличается, поэтому рекомендуется протестировать кусок, чтобы почувствовать, как он горит, прежде чем использовать его для конкретной цели.

Я нашел забавное применение этим шнурам предохранителей, чтобы сделать дешевую партию самодельных бенгальских огней для меня и моих детей.

Сотни можно сделать всего за пару долларов, и они ярко горят и сверкают ночью.

Если вам понравился этот проект, возможно, вам понравятся некоторые из моих. Посмотрите их на thekingofrandom.com.

Как сделать схему электронного предохранителя

Что такое цепь электронного предохранителя?

Электронный предохранитель — это предохранительное устройство, которое сконструировано вокруг проводящей полосы, оно предназначено для разрушения или плавления в случае чрезмерного тока, протекающего через устройство.Предохранитель всегда подключается последовательно с устройством, которое предназначено для защиты, так что, когда плавкий предохранитель срабатывает , поток тока к устройству немедленно прекращается. Тонкий кусок проволоки внутри предохранителя обычно покрыт защитной оболочкой, чтобы предотвратить опасность возникновения нежелательной дуги, если проволока прорвется с большой силой, что иногда случается в случае сильных перегрузок по току. Итак, в сегодняшнем руководстве мы рассмотрим пошаговую процедуру создания цепи электронного предохранителя, используя небольшой номер.компонентов.

JLCPCB — ведущая компания по производству прототипов печатных плат в Китае, предоставляющая нам лучший сервис, который мы когда-либо испытывали (качество, цена, обслуживание и время). Мы настоятельно рекомендуем заказывать печатные платы в JLCPCB, все, что вам нужно сделать, это просто загрузить файл Gerber и загрузить его на веб-сайт JLCPCB после создания учетной записи, как указано в видео выше, посетите их веб-сайт, чтобы узнать больше! .