Предохранитель это. Электрические предохранители: принцип работы, виды и особенности применения — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое электрический предохранитель. Как работает плавкий предохранитель. Какие бывают виды предохранителей. Чем электронный предохранитель отличается от плавкого. Как выбрать подходящий предохранитель для защиты электрической цепи.

Содержание

Что такое электрический предохранитель и для чего он нужен

Электрический предохранитель — это устройство защиты электрических цепей от перегрузок и коротких замыканий. Основная задача предохранителя — прервать протекание тока в цепи, если его величина превысит допустимое значение.

Принцип работы предохранителя основан на расплавлении проводника (плавкой вставки) при превышении определенной силы тока. При этом электрическая цепь размыкается и ток перестает течь, предотвращая повреждение оборудования.

Основные функции электрических предохранителей:

Защита проводки и электрооборудования от перегрузок
Предотвращение возгораний при коротких замыканиях
Ограничение тока короткого замыкания
Селективное отключение поврежденного участка цепи

Правильно подобранный предохранитель обеспечивает надежную защиту электрической сети и подключенных устройств от аварийных режимов работы.

Принцип работы плавкого предохранителя

Плавкий предохранитель состоит из следующих основных элементов:

Плавкая вставка — проводник, рассчитанный на определенный ток
Корпус — защитная оболочка предохранителя
Контактные части для подключения в цепь
Дугогасительная камера (в некоторых конструкциях)

Принцип работы плавкого предохранителя заключается в следующем:

При нормальном режиме ток протекает через плавкую вставку
При превышении номинального тока вставка нагревается
При критическом токе вставка расплавляется и разрывает цепь
Возникающая электрическая дуга гасится в дугогасительной камере
Ток в цепи прекращается, предотвращая аварийный режим

Время срабатывания плавкого предохранителя зависит от величины тока перегрузки и может составлять от долей секунды до нескольких минут.

Основные виды и конструкции предохранителей

По конструктивному исполнению различают следующие основные виды предохранителей:

1. Плавкие предохранители

Трубчатые (ПН, ПП, ПРС)
Пробочные (ПД, ПДС)
Резьбовые (ПР, Е27, Е33)
Ножевые (ППН, NH)

2. Автоматические выключатели

Модульные (ВА47, ВА63)
Селективные (ВА88, ВА04)
Силовые (ВА50, ВА53)

3. Электронные предохранители

Интегральные микросхемы защиты
Твердотельные реле с защитой

Каждый тип предохранителей имеет свои особенности конструкции, характеристики и область применения. Выбор конкретного вида зависит от параметров защищаемой цепи и требований к защите.

Времятоковые характеристики предохранителей

Важнейшей характеристикой предохранителя является его времятоковая характеристика — зависимость времени срабатывания от величины тока перегрузки.

Времятоковая характеристика определяет:

Ток срабатывания предохранителя
Время отключения при разных токах перегрузки
Селективность срабатывания в системе защиты

Различают следующие основные типы времятоковых характеристик предохранителей:

gG — для защиты кабелей и проводов
aM — для защиты электродвигателей
gR, gS — для защиты полупроводниковых приборов
gB — для защиты в шахтных сетях

При выборе предохранителя важно, чтобы его времятоковая характеристика соответствовала защищаемому оборудованию и режимам его работы.

Электронные предохранители: особенности и преимущества

Электронные предохранители представляют собой твердотельные устройства защиты на основе полупроводниковых элементов. По сравнению с плавкими предохранителями они обладают рядом преимуществ:

Высокое быстродействие (микросекунды)

Точная настройка порога срабатывания
Возможность многократного использования
Отсутствие расходных элементов
Программируемые характеристики защиты

Принцип работы электронного предохранителя:

Измерение тока в цепи с помощью шунта
Усиление и обработка сигнала тока
Сравнение с пороговым значением
Формирование сигнала на отключение
Размыкание цепи полупроводниковым ключом

Электронные предохранители находят все более широкое применение в современной электронике и силовой электротехнике, особенно для защиты чувствительных полупроводниковых приборов.

Как правильно выбрать и рассчитать предохранитель

При выборе предохранителя для защиты электрической цепи необходимо учитывать следующие основные параметры:

Номинальное напряжение сети
Рабочий ток защищаемой цепи

Ток короткого замыкания
Времятоковая характеристика нагрузки
Условия эксплуатации

Алгоритм расчета и выбора предохранителя:

Определить расчетный ток защищаемой цепи
Выбрать номинальный ток предохранителя
Проверить соответствие напряжения
Определить отключающую способность
Выбрать тип времятоковой характеристики
Проверить селективность срабатывания

Правильный выбор предохранителя обеспечивает надежную защиту электрооборудования от аварийных режимов при минимальном количестве ложных срабатываний.

Особенности применения предохранителей в различных электрических сетях

Применение предохранителей имеет свои особенности в зависимости от типа электрической сети:

Бытовые сети 220/380 В

Используются автоматические выключатели и пробочные предохранители

Номинальные токи от 6 до 63 А
Отключающая способность 4,5-6 кА

Промышленные сети 0,4 кВ

Применяются ножевые предохранители и автоматы
Номинальные токи до 1000 А
Отключающая способность до 100 кА

Сети среднего напряжения 6-35 кВ

Используются высоковольтные предохранители
Номинальные токи 2-200 А
Отключающая способность до 50 кА

При проектировании систем защиты важно учитывать особенности конкретной электрической сети и применяемого оборудования.

Принцип работы и устройство предохранителя

История использования электричества насчитывает уже более века. Одновременно с появлением в повседневной жизни такого «невидимого помощника» встал вопрос об организации защиты электропроводки и электроустановок от различных аварийных и ненормальных режимов работы. Одними из первых таких устройств защиты стали предохранители.

Развитие начиналось с обычной проволоки из платины, которая применялась в середине 19 века для защиты телеграфного кабеля, до современных предохранителей с отключающей способностью высокого значения. Благодаря своей довольно простой конструкции и надежной работе, в основе которой лежат незыблемые физические законы, плавкие электрические предохранители стали воплощением безопасности в электрических цепях.

Позднее применялись плавкие вставки с легкоплавкими элементами из свинца и олова. В связи с тем, что номинальные токи в настоящее время могут превышать 1000 А, отпала потребность в использовании плавких вставок старого типа. Однако принцип работы сегодняшних предохранителей высокой отключающей способности остался практически неизменным с 1890 года. Именно тогда Мордей В.М. запатентовал первый предохранитель.

Предохранитель встраивается в разрыв электрической цепи. Его основной задачей является пропускание рабочего тока и разрыв электрической цепи при появлении сверхтоков. Различают предохранители низковольтные (до 1 кВ) и высоковольтные (свыше 3 кВ), однако по назначению и принципу действия они полностью совпадают. Также выделяют силовые и быстродействующие предохранители.

Низковольтные предохранители конструктивно представляют собой довольно простое устройство. Токопроводящий элемент (плавкая вставка) под воздействием тока, значение которого выше номинальной величины, нагревается, расплавляется в дугогасящей среде (чаще всего это кварцевый песок SiO2) и испаряется, создавая разрыв в защищаемой электрической цепи.

Изолятор препятствует выходу горячих газов и жидкого металла в окружающую среду. Он изготавливается из высокосортной технической керамики и должен выдерживать при отключении очень высокие температуры и внутреннее давление.

Защитные крышки имеют планки для захвата унифицированными рукоятками для замены плавких вставок низковольтных предохранителей. Вместе с керамическим корпусом они создают взрывонепроницаемую оболочку для коммутационной электрической дуги.

Песок, в свою очередь, важен для ограничения силы тока. Обычно применяется кристаллический кварцевый песок с высокой минералогической и химической чистотой (содержание SiO2 > 99,5%).

Для коммутационной функции важным являются определенный размер кристаллов песка и оптимальное его уплотнение.

Индикатор позволяет быстро находить сгоревшие предохранители. При повышенной жесткости пружины он может служить ударным сигнализатором для приведения в действие микропереключателей или разъединителей.

Припой сдвигает характеристическую кривую к меньшим значениям тока плавления. Он подбирается в соответствии с материалом плавкого элемента и должен находиться в нужном количестве и в нужном месте.

Контактные ножи механически и электрически соединяют плавкую вставку с держателем-основанием предохранителя. Они изготавливаются из меди или медного сплава с покрытием из олова или серебра.

Традиционными материалами, из которых изготовляются плавкие вставки это: медь, цинк, серебро, обладающие необходимым удельным электрическим сопротивлением.

Основным преимуществом при использовании предохранителя с плавкой вставкой является эффект токоограничения. То есть время расплавления плавкой вставки является достаточно малым и, как следствие, ток короткого замыкания не успевает достигнуть своего максимального значения. График показывающий явление токоограничения представлен ниже.

Основным параметром плавкой вставки является ее времятоковая характеристика. С ее помощью можно определить время отключения защищаемой линии при известном сверхтоке. График демонстрирующий данную зависимость представлен ниже.

Очевидно, что при номинальном уровне тока или меньшем его значении плавкая вставка должна проводить электричество неограниченное количество времени.

Для ускорения времени работы плавкой вставки применяют следующие технические решения:

плавкие вставки с участками различной ширины (сечения)
металлургический эффект в конструкции плавких вставок

За счет снижения сечения (сужения) плавкой вставки в определенных местах достигается требуемое — меньшее время размыкания цепи.

Металлургический эффект заключается в следующем: отдельные легкоплавкие металлы (например, свинец и олово) способны растворять в своей структуре более тугоплавкие металлы, такие как медь и серебро.

Для этого на медные проволочки наносятся капли олова. При нагреве сверхтоком оловянные капли быстро расплавляются, расплавляя при этом и часть проволок. Далее используется механизм работы плавкой вставки со сниженным сечением в определенных местах.

Основной причиной продолжающегося роста числа пользователей плавких предохранителей помимо крайне выгодного соотношения цены и результата, а также незначительной занимаемой площади является их общеизвестная надежность, которая характеризует предохранители как «последнюю линию защиты». Только сертифицированные предохранители с плавкими вставками, которые соответствуют заявленным характеристикам, позволят Вам избежать пожаров, возникающих в электропроводке и электроустановках.

Предохранители — урок. Физика, 8 класс.

Как можно предотвратить короткое замыкание?
Для того чтобы предотвратить короткое замыкание, в цепях устанавливают специальные устройства — предохранители (рис. 1). Их назначение — отключать электроэнергию в случае, если ток возрастает больше допустимой величины.

Рис. 1

Самые простые предохранители делают из легкоплавкого материала.

Обрати внимание!

Предохранители с плавящимся проводником называют плавкими предохранителями.

Несмотря на огромное количество различных конструкций, все плавкие предохранители работают по одному и тому же принципу — происходит перегорание заключённой внутри корпуса проволочки (рис. 2).

Рис. 2

В случае сильного возрастания тока проволочка практически мгновенно плавится, а цепь размыкается, прерывая ток. Плавкие предохранители являются одноразовыми электроприборами.
Данный вид предохранителей используется до сих пор в очень многих схемах, хотя постепенно их вытесняют автоматические предохранители (рис. 3).

Рис. 3

Обрати внимание!

Действие автоматического предохранителя основано не на плавлении, а на тепловом расширении тел при нагревании.

Автоматические предохранители (пробки), применяемые в квартирной проводке, располагают на специальном щитке, устанавливаемом у самого ввода проводов в квартиру.

Они лучше плавких предохранителей и предназначены выполнять ту же задачу. При этом автоматические пробки не нуждаются в замене.

Для того чтобы после устранения короткого замыкания снова включить электричество, нужно просто нажать на белую кнопку (красная служит для выключения) (рис. 4) или перекинуть вверх опустившийся при срабатывании предохранителя рычажок (см. рис. 3).

Рис. 4

Условное изображение предохранителя на электрических схемах показано на рис. 5.

Рис. 5

Предохранитель включается последовательно с потребителем электрического тока и разрывает цепь тока при превышении его номинального тока, — тока, на который рассчитан предохранитель. Номинальное значение тока указано на предохранителе (рис. 6).

Рис. 6

Например, номинальное значение тока предохранителя, изображённого на рис. 6, равно \(10\) A.

Электронные предохранители. Вопросы и ответы

Электронный предохранитель является мощным и универсальным инструментом защиты от перегрузок по току. Вместе с тем, при проектировании электронных предохранителей приходится решать множество задач, например, выбирать оптимальный токовый усилитель. Впрочем, при использовании специализированных ИС самые сложные задачи оказываются решенными.

Традиционный плавкий предохранитель представляет собой простейший элемент защиты от коротких замыканий (рис. 1). Среди его достоинств можно выделить низкую стоимость, высокую доступность, максимальную предсказуемость поведения, высокую надежность, простоту применения. Между собой плавкие предохранители отличаются рейтингом тока, корпусным исполнением и другими характеристиками. Тем не менее, разработчики всегда ищут новые способы решения даже для уже решенных задач, особенно если новые подходы обеспечивают большую гибкость и функциональность. Это касается и проблемы защиты от коротких замыканий. В данной статье в форме вопросов и ответов рассматриваются основные особенности электронных плавких предохранителей (e-fuse или efuse), особое внимание уделяется усилителю тока, который является наиболее важной частью схемы.

Рис. 1. Традиционные плавкие предохранители отличаются рейтингом тока, корпусным исполнением и другими характеристиками. Тип предохранителя выбирается, исходя из требований конкретного приложения

Где можно прочитать об основных характеристиках и особенностях традиционных плавких предохранителей?

В списке литературы приведены ссылки [1, 2], в которых подробно рассматриваются эти вопросы.

Если плавкие предохранители являются простым и надежным элементом защиты от КЗ, то зачем нужно искать альтернативные решения?

Традиционные плавкие предохранители имеют множество достоинств. Вместе с тем у них есть и недостатки, наиболее важными из которых являются: жесткое задание тока срабатывания, невысокое быстродействие (особенно в сравнении с новейшими электронными схемами), необходимость физической замены после срабатывания. Кроме того, точность таких предохранителей при малых токах (в диапазоне 100 мА) оказывается не такой высокой, как хотелось бы большинству разработчиков. В то же время электронные предохранители все чаще используются в автомобилях, платах расширения с возможностью горячей замены и многих других электронных устройствах.

Какая альтернатива существует для плавких предохранителей?

Альтернативой плавким предохранителям становятся полностью электронные предохранители, характеристики которых не так сильно зависят от температуры.

Как выглядит схема электронного предохранителя?

Для создания электронного предохранителя потребуется несколько основных аналоговых компонентов: прецизионный токовый резистор (шунт) [3], усилитель тока (current sense amplifier или CSA) с набором согласованных резисторов, компаратор для формирования сигнала отключения, полевой транзистор для выполнения коммутации нагрузки (рис. 2). Обратите внимание, что электронные предохранители имеют много общего с интеллектуальными силовыми ключами, о которых мы рассказывали в статье «Интеллектуальные ключи. Вопросы и ответы»[3, 4].

Рис. 2. Напряжение на шунте (прецизионном резисторе) измеряется дифференциальным усилителем тока, при этом напряжение на входах не привязано к «земле» усилителя.

Как работает электронный предохранитель?

Ток нагрузки протекает через шунт и создает на нем падение напряжения, которое усиливается дифференциальным усилителем тока. Поскольку сопротивление шунтового резистора известно, то с помощью несложной аналоговой схемы можно задать пороговое значение тока, с учетом закона Ома: I = V/ R (рис. 2).

Если пороговое значение тока превышено, компаратор формирует аварийный сигнал, и силовой полевой транзистор отключает нагрузку (рис. 3). Время отклика для такой схемы составляет всего несколько микросекунд, что намного меньше, чем у традиционных плавких предохранителей, для которых время срабатывания составляет десятки-сотни миллисекунд. Кроме того, поскольку параметры электронных компонентов слабо зависят от температуры, то температурная зависимость тока срабатывания для электронных предохранителей не является такой существенной проблемой, как для плавких предохранителей.

Рис. 3. Полевой транзистор подключен последовательно с нагрузкой и используется для коммутации тока в электронном предохранителе. Этот транзистор должен иметь очень низкое сопротивление открытого канала, чтобы обеспечивать минимальное падение напряжения и низкую рассеиваемую мощность.

Какие особенности есть у предложенной схемы электронного предохранителя?

Во-первых, резистор и усилитель тока должны обладать минимальной температурной зависимостью. При этом значительная погрешность измерения может быть вызвана как колебаниями температуры окружающей среды, так и саморазогревом шунта. Кроме того, для управления полевым транзистором во многих случаях потребуется драйвер, особенно если речь идет о мощных силовых ключах, работающих с большими токами и напряжениями.

Во-вторых, схема должна иметь некоторый гистерезис, чтобы избежать ложных переключений при возникновении перегрузки по току. Аварийный сигнал с гистерезисом может быть сформирован по-разному, например, с помощью простого аналогового компаратора. Для обнаружения перегрузки по току также могут быть применены алгоритмы цифровой обработки сигналов, для чего потребуется связка из АЦП и микроконтроллера (или процессора). Еще одним вариантом подстройки порога срабатывания становится программируемый цифровой потенциометр.

Однако усложнение схемы не идет на пользу надежности. Поэтому очень важно понять, является ли интеллектуальное поведение электронного предохранителя действительно необходимым или более критичным будет высокий уровень надежности.

Что такое усилитель тока?

Выбор усилителя тока (current sense amplifier или CSA) оказывается не таким простым, как может показаться с первого взгляда. Несмотря на название, в действительности усилитель тока фактически работает с напряжением. При этом на его выходе формируется напряжение, пропорциональное току, протекающему через шунтовой резистор. Тем не менее, многие производители используют термин «усилитель тока», что хорошо подходит в случае со схемой электронного предохранителя.

Чем усилитель тока отличается от обычного операционного усилителя?

Есть несколько важных отличий. Во-первых, усилитель тока по определению является дифференциальным усилителем (diff amp). Это связано с тем, что в большинстве схем шунтовой резистор не подключен к земле. Вместо этого он, как правило, располагается между источником питания и нагрузкой. Поэтому усилитель тока должен работать без привязки к земле, то есть измерять не синфазное, а дифференциальное напряжение.

Это единственное различие?

Нет. В отличие от обычных дифференциальных усилителей усилитель тока, должен обеспечивать работу с широким диапазоном синфазных напряжений. В качестве примера можно рассмотреть случай, когда шунтовой резистор включен последовательно с мощным электродвигателем с рабочим напряжением в несколько десятков вольт (или даже выше). Еще одним примером является схема защиты от КЗ батареи аккумуляторов с высоким суммарным напряжением.

Кроме того, усилитель тока должен гарантировать высокую точность измерений небольших дифференциальных напряжений даже при наличии высоких синфазных напряжений. Современные усилители тока способны выполнять измерения дифференциальных напряжений порядка 10…100 мВ в присутствии синфазных напряжений 50…100 В (а также отрицательных напряжений) без ухудшения точности или потери работоспособности.

Какие еще особенности есть у усилителей тока?

Усилитель тока должен обеспечивать высокую стабильность и точность усиления входного напряжения. Как уже было сказано, в большинстве случаев шунтовые резисторы имеют очень низкое собственное сопротивление. В результате, при протекании даже значительных токов, на них падает порядка 10…100 мВ. Это позволяет, с одной стороны, минимизировать падение напряжения питания, подаваемого на нагрузку, а с другой стороны — снизить уровень рассеиваемой мощности.

Однако столь низкое напряжение не подходит для большинства аналоговых схем из-за наличия шумов и помех. Таким образом, усилитель необходим для нормирования сигнала до приемлемого уровня, обычно 1…10 В. Для установки коэффициента усиления в схеме дифференциального усилителя используются точные и согласованные резисторы. Эти резисторы также должны иметь одинаковые температурные зависимости для того, чтобы любые колебания температуры оказывали минимальное влияние на точность. Другим важным требованием к усилителю тока является сверхнизкое входное напряжение смещения, которое должно быть во много раз меньше, чем измеряемое дифференциальное напряжение на шунтовом резисторе.

Какие еще преимущества есть у электронных предохранителей по сравнению с плавкими предохранителями?

Как и в случае с плавкими предохранителями, электронные предохранители включаются между источником питания и нагрузкой (рис. 4). При этом их функционал может быть гораздо шире. Интегральные электронные предохранители, такие, например, как TPS25925x от Texas Instruments, имеют целый ряд дополнительных функций и особенностей, в том числе программируемую пользователем защиту от просадки напряжения, защиту от перенапряжений, схему автоматического повторного включения, программируемое время включения, которое может быть установлено с помощью внешних компонентов (рис. 5). Возможность настройки времени включения оказывается полезной для осуществления контроля стартового тока при запуске и выполнении «горячей замены» модулей (рис. 6). Несмотря на сложную внутреннюю схему, электронные предохранители довольно просты в использовании и поставляются различными производителями, например, ST Microelectronics, Analog Devices, ON Semiconductor и т. д.

Рис. 4. Электронные предохранители просты в использовании. Как и в случае с плавкими предохранителями, они включаются между источником питания и нагрузкой

Рис. 5. Схема электронного предохранителя может включать множество различных блоков, которые добавляют такие функции, как программируемый порог тока отключения, задержка и скорость включения и т.д. Все это значительно расширяет функционал и универсальность электронных предохранителей по сравнению с традиционными плавкими предохранителями.

Рис. 6. Электронные предохранители позволяют не только программировать значение тока отключения, но и обеспечивают быстрое отключение нагрузки, а также гистерезис тока при восстановлении после КЗ (слева). На рисунке справа: сверху представлена осциллограмма входного напряжения, под ним расположена осциллограмма выходного напряжения, а в самом низу помещена осциллограмма тока

Можно ли использовать электронный предохранитель совместно с обычным плавким предохранителем?

Да, это весьма популярная и распространенная схема. Электронный предохранитель действует как первый, быстрый и гибкий рубеж обороны. Плавкий предохранитель действует как второй и резервный механизм защиты, который гарантирует физическое размыкание цепи в случае катастрофических отказов, чего не может обеспечить электронный предохранитель. Это позволяет системе соответствовать требованиям различных нормативов и стандартов.

Заключение

В данной статье были рассмотрены основные особенности электронных плавких предохранителей, их функциональная схема, а также примеры реализации в виде ИС. В зависимости от требований конкретного приложения электронные предохранители могут использоваться автономно, либо совместно с традиционными плавкими предохранителями. Каждый из типов предохранителей имеет свои преимущества и недостатки, а совместно они способны обеспечить надежную и гибкую защиту от перегрузки по току.

Литература

EEWorld Online, Fuses for power protection, Part 1
EEWorld Online, Fuses for power protection, Part 2
EEWorld Online, Options for current sensing, Part 1
EEWorld Online, Load switches, Part 1: Basic role and principle

Предохранители | Электротехника

Общие сведения. Предохранители – это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токовых перегрузок и токов к.з. Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка, включаемая последовательно с защищаемой цепью, и дугогасительное устройство.

К предохранителям предъявляются следующие требования:

1) Времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта.

2) Время срабатывания предохранителя при КЗ должно быть минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов. Предохранители должны работать с токоограничением.

3) При КЗ в защищаемой цепи предохранители должны обеспечивать селективность защиты.

4) Характеристики предохранителя должны быть стабильными, а технологический разброс их параметров не должен нарушать надежность защиты.

5) В связи с возросшей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отключающую способность.

6) Конструкция предохранителя должна обеспечивать возможность быстрой и удобной замены плавкой вставки при ее перегорании.

Нагрев плавкой вставки при длительной нагрузке. Основной характеристикой предохранителя является времятоковая характеристика, представляющая собой зависимость времени плавления вставки от протекающего тока. Для совершенной защиты желательно, чтобы времятоковая характеристика предохранителя (кривая 1 на рис. 6.7) во всех точках шла немного ниже характеристики защищаемой цепи или объекта (кривая 2 на рис. 6.7). Однако реальная характеристика предохранителя (кривая 3) пересекает кривую 2. Поясним это. Если характеристика предохранителя соответствует кривой 1, то он будет перегорать из-за старения или при пуске двигателя. Цепь будет отключаться при отсутствии недопустимых перегрузок. Поэтому ток плавления вставки выбирается больше номинального тока нагрузки. При этом кривые 2 и 3 пересекаются.

В области больших перегрузок (область Б) предохранитель защищает объект. В области А предохранитель объект не защищает.

При небольших перегрузках (1,5…2,0) нагрев предохранителя протекает медленно. Большая часть тепла отдается окружающей среде. Сложные условия теплоотдачи затрудняют расчет плавкой вставки.

Ток, при котором плавкая вставка сгорает при достижении ею установившейся температуры, называется пограничным током .

Для того чтобы предохранитель не срабатывал при номинальном токе, необходимо>. С другой стороны, для лучшей защиты значение должно быть возмож-но ближе к номинальному. При токах, близких к пограничному, температура плавкой вставки должна приближаться к температуре плавления.

В связи с тем, что время плавления вставки при пограничном токе велико (более 1 ч) и температура плавления ее материала составляет много сотен градусов Цельсия, все детали предохранителя нагреваются до высоких температур. Происходит тепловое старение плавкой вставки.

Для снижения температуры плавления вставки при ее изготовлении применяются легкоплавкие металлы и сплавы (табл. 6.1.)

Таблица 6.1

Свойства материалов, используемых в качестве плавкой вставки предохранителей

Металл вставки	Удельное сопротивление ,мкОм • м	Температура, °С
Металл вставки	Удельное сопротивление ,мкОм • м
Медь	0,0153	250	1083	80000	11 600	91 600
Серебро	0,0147	—	961	62000	8000	70 000
Цинк	0,0800	200	419	9000	3000	12 000
Свинец	0,2100	150	327	1200	400	1600
Примечание. – допустимая температура плавкой вставки при длительном про-текании тока; – температура плавления вставки; и – коэффициенты, определяющие время плавления при КЗ. Время нагрева плавкой вставки от начальной температуры до полного ее разрушения определяется суммой коэффициентов А’+А”.

Наименьшую температуру плавления имеет свинец. Но удельное сопротивление свинца в 12 раз выше, чем у меди. Для того чтобы при прохождении данного тока вставка нагрелась до допустимой температуры (150 °С), ее сечение должно быть значительно больше, чем сечение вставки из меди.

При плавлении вставки пары металла ионизируются в возникающей дуге благодаря высокой температуре. Из-за большого объема вставки количество паров металла в дуге велико, что затрудняет ее гашение и уменьшает предельный ток, отключаемый предохранителем. Из-за этих особенностей вставок из легкоплавких металлов широкое распространение получили медные и серебряные плавкие вставки с металлургическим эффектом, который объясняется ниже. На тонкую медную проволоку (диаметром менее 0,001 м) наносится шарик из олова. При нагреве вставки сначала плавится олово, имеющее низкую температуру плавления (232 °С). В месте контакта олова с проволокой начинается растворение меди и уменьшение ее сечения. Это вызывает увеличение сопротивления и повышение потерь в этой точке. Процесс длится до тех пор, пока медная проволока не расплавится в точке расположения оловянного шарика.

Возникшая при этом дуга расплавляет проволоку на всей длине. Применение оловянного шарика снижает среднюю температуру плавления вставки до 280 °С.

Отношение/ уменьшается до 1,2, что дает улучшение времятоковой характеристики.

Стабильность времятоковой характеристики в значительной степени зависит от окисления плавкой вставки. Свинец и цинк образуют на воздухе пленку оксида, которая предохраняет вставку от изменения сечения. Медная вставка при длительной работе и высокой температуре интенсивно окисляется. Пленка оксида при изменении температурного режима отслаивается, и сечение вставки постепенно уменьшается. В результате плавкая вставка перегорает при номинальном токе, если ее температура при токе, близком к пограничному, выбрана высокой. В табл. 6.1 приведены рекомендуемые допустимые температуры вставок при номинальном токе. Температура медной вставки при токе, близком к номинальному, должна быть значительно ниже температуры плавления. Поэтому приходится завышать сечение вставки и тем самым увеличивать отношение /примерно до 1,8, что ухудшает защитные свойства предохранителя.

Серебряные плавкие вставки не подвержены тепловому старению, и ‘для них отношение / определяется только нагревом.

У вставок из легкоплавких материалов эксплуатационная температура ближе к температуре плавления, что позволяет снизить отношение / до 1,2…1,4.

В настоящее время в качестве материала плавкой вставки начали применять алюминий. Пленка оксида на поверхности вставки защищает алюминий от коррозии и делает характеристику предохранителя стабильной. Большее удельное сопротивление материала компенсируется увеличением сечения вставки. Алюминий имеет температуру плавления ниже, чем у меди (658 против 1083 °С).

Времятоковые характеристики предохранителей со вставками постоянного сечения из легкоплавкого металла хорошо согласуются с характеристиками силовых трансформаторов и других подобных объектов. Это объясняется низкой температурой плавления, стойкостью против коррозии и малой теплопроводностью материала таких вставок.

Медная вставка из-за высокой теплопроводности, высокой температуры плавления и большого отношения / в области малых перегрузок не обеспечивает защиту объекта (область А, рис. 6.7).

Нагрев плавкой вставки при КЗ. Если ток, проходящий через вставку, в 3… 4 раза больше номинального, то практически процесс нагрева идет адиабатически, т. е. все тепло, выделяемое плавкой вставкой, идет на ее нагрев. Время нагрева вставки до температуры плавления

, (6.11)

где – постоянная, определяемая только свойствами материала и от размера вставкине зависящая; – поперечное сечение вставки; — ток, протекающий по вставке при КЗ защищаемой цепи; — плотность тока во вставке.

После того как температура плавкой вставки достигла температуры плавления, для перехода вставки из твердого состояния в жидкое ей необходимо сообщить тепло, равное скрытой теплоте плавления.

По мере того как часть плавкой вставки из твердого состояния перейдет в жидкое, ее удельное сопротивление резко увеличится (в десятки раз). Время перехода из твердого состояния в жидкое

где – удельное сопротивление материала вставки при температуре плавления; – удельное сопротивление материала вставки в жидком состоянии; – плотность материала вставки; — скрытая теплота плавления на единицу массы материала вставки.

Значения постоянных и для наиболее часто применяемых металлов приведены в табл. 6.1. В действительности процесс плавления идет более сложно. Как только появится жидкий участок вставки, электродинамические силы, сжимающие проводник, образуют суженные участки. В этих участках возрастает плотность тока и повышается температура. Уменьшение сечения вставки создает разрывающие усилия, аналогичные силам в контактах при КЗ. Таким образом, как правило, дуга загорается раньше, чем вставка полностью перейдет в жидкое состояние.

Основным параметром предохранителя при КЗ является предельный ток отключения. Это ток, который он может отключить при возвращающемся напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению.

Плавление вставки переменного сечения происходит в перешейках с наименьшим сечением. Процесс нагрева перешейка протекает так быстро, что тепло почти не успевает отводиться на участки повышенного сечения. Наличие перешейков уменьшенного сечения позволяет резко снизить время с момента начала КЗ до появления дуги.

Процесс гашения дуги начинается до момента достижения током к.з. установившегося или даже амплитудного значения (рис. 6.8). Дуга образуется через время после начала КЗ, когда ток в цепи значительно меньше установившегося значения.

Средства дугогашения позволяют погасить дугу за миллисекунды. При этом проявляется эффект токоограничения, показанный на рис. 6.8. При отключении поврежденной цепи с токоограничением облегчается гашение дуги, так как отключается не установившийся ток к.з., а ток, определяемый временем плавления вставки.

С ростом номинального тока возрастает, естественно, и минимальное сечение вставки.

Увеличение этого сечения приводит к возрастанию длительности плавления вставки и уменьшению эффекта токоограничения. Интенсивный отвод тепла от вставки при номинальном режиме позволяет выбрать уменьшенное сечение вставки и повысить эффект токоограничения.

Принцип действия, устройство и назначение предохранителей

Предохранитель — это коммутационный электрический аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи разрушением специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенное значение.

В большинстве предохранителей отключение цепи происходит за счет расплавления плавкой вставки, которая нагревается протекающим через нее током защищаемой цепи.

После отключения цепи необходимо заменить перегоревшую вставку на исправную. Эта операция производится вручную или автоматически заменой всего предохранителя.

Основными элементами предохранителя являются: корпус, плавкая вставка (плавкий элемент), контактная часть, дугогасительное устройство и дугогасительная среда.

Предохранители изготовляются на напряжение переменного тока 36, 220, 380, 660 В и постоянного тока 24, 110, 220, 440 В.

Предохранители характеризуются номинальным током плавкой вставки, т.е. током, на который рассчитана плавкая вставка для длительной работы. В один и тот же корпус предохранителя могут быть вставлены плавкие элементы на различные номинальные токи, поэтому сам предохранитель характеризуется номинальным током предохранителя (основания), который равен наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных для данной конструкции предохранителя.

Предохранители до 1 кВ изготовляются на номинальные токи до 1000 А.

В нормальном режиме теплота, выделяемая током нагрузки в плавкой вставке, передается в окружающую среду и температура всех частей предохранителя не превышает допустимую. При перегрузках или КЗ температура вставки увеличивается и она расплавляется. Чем больше протекающий ток, тем меньше время плавления. Эта зависимость называется защитной (времятоковой) характеристикой предохранителя.

Предохранители не должны отключать электрическую цепь при протекании условного тока неплавления и должны отключать цепь при протекании условного тока плавления в течение определенного времени, зависящего от номинального тока (ГОСТ 17242—79Е). Например, при номинальных токах 10—25 А плавкая вставка не должна расплавляться в течение 1 ч при токах 130% номинального и должна расплавляться в течение того же времени при токах 175% номинального.

Чтобы уменьшить время срабатывания предохранителя, применяются плавкие вставки из разного материала, специальной формы, а также используется металлургический эффект.

Наиболее распространенными материалами плавких вставок являются медь, цинк, алюминий, свинец и серебро.

Источник: Л. Д. Рожкова, Л. К. Карнеева, Т. В. Чиркова. Электрооборудование электрических станций и подстанций

Горят предохранители в автомобиле: отчего и почему autobann.su

Внезапно перестал гореть свет, выключилась магнитола, не работает прикуриватель, стеклоподъемники стоят на месте, стартер не реагирует на поворот ключа зажигания – неисправностей электрооборудования можно с лихвой насчитать с несколько десятков. Однако первый пункт диагностики одинаков для всех: заглянуть в монтажный блок и оценить целостность предохранителя, который отвечает за цепь с неисправным оборудованием. Если цел, то дело в потребителе или питающих его проводах. Ежели сгорел, то добро пожаловать в экскурс причин перегорания предохранителей в машине.

Предохранитель: что это?

Предохранительный элемент – это участок из легкоплавкого металла, находящийся между двумя контактами и упакованный в пластмассовую оболочку. Сечением этого участка регулируют максимальную силу тока, которую способен пропускать предохранитель. Величина этого самого предельного тока указана на корпусе в виде цифр.

По конфигурации различают два типа: ножевой и пальчиковый. Сейчас используется преимущественно ножевая конструкция, представляющая собой две ножки, объединенные с легкоплавким металлическим элементом пластиковым корпусом. На автомобилях старого образца устанавливались пальчиковые предохранительные устройства. Это полоса металла, заключенная между двумя контактами пластикового или керамического стержня (пальца).

Отличительной чертой цепи, защищенной предохранителем, является следующий факт: элемент вставляется в разрыв проводов одного полюса. Чаще предохранителем соединены плюсовые провода на участке АКБ-потребитель.

Почему предохранитель сгорает

Конструктивные особенности детали невольно наталкивают на одну мысль: что будет, если сила тока в цепи превысит максимальную. Тут-то и раскрывается защитная функция предохранителя: плавкий металл перегорает и цепь размыкается. При каких же обстоятельствах ампераж резко превышает допустимый? Собственно, перечень невелик:

Короткое замыкание в цепи. Замкнули обмотки электродвигателя отопителя или стартера, перетерся плюсовой провод и коснулся «массы» или перемкнул прикуриватель – сопротивление в цепи мгновенно падает, ток резко растет и предохранитель размыкает цепь до момента выхода из строя потребителя.
Превышение номинальной силы тока. Если номинал предохранителя меньше номинальной силы тока в цепи, то его перегорание неизбежно. Это может случится по ошибке: например, вместо 20А установлен 10А предохранительный элемент. Может и не по ошибке, например, когда неисправный реле-регулятор выдает в цепь больший ток.
Плохой контакт. Если контактные ножки предохранителя зафиксированы в гнезде неплотно, то от высокого сопротивления происходит перегрев детали с последующим оплавлением и выходом ее из строя.

Предохранительный элемент перегорел: что делать

Возобновлять работу цепи без выяснения причин сбоя нежелательно. Может это и вовсе не предохранитель, а машина подает все признаки, что аккумулятор полностью сел. Ежели это не так, то как минимум губительный ток вновь выведет из строя предохранитель, как максимум – добьет исполнительное электрооборудование. Первым делом необходимо сделать диагностику электроцепи, и мы расскажем как.

Подозрение №1 – короткое замыкание, поиск которого стоит начинать с визуального осмотра. Сомнительные локации – это места вероятного повреждения изоляции проводов. В этой категории сварочные соединения, незакрепленные и натянутые участки проводки. Нельзя исключать ошибки при сборке, а также соединения, ставящие под вопрос надежность передачи тока. Чтобы исключить таковые случаи – осмотрите соединительные колодки и наконечники проводов.

Визуальный осмотр не дал результатов? Воспользуемся мультиметром или контрольной лампой. Контрольные приборы подключаются в гнездо предохранителя, а по их показаниям судят о положении дел в цепи. Разница между кондиционной и короткозамкнутой электроцепью состоит в напряжении. Короткозамкнутая цепь имеет напряжение отличное от нуля, в то время как у исправной ветки, защищенной предохранителем, вольтаж равен нулю.

На этой простой разнице и основывается диагностика электроцепи:

Демонтировать предохранитель.
Соединить контакты гнезда под предохранительный элемент через лампу 12В или мультиметром (в режиме «постоянное напряжение»). Если лампа загорелась или прибор показал напряжение, отличное от нуля, то короткое замыкание имеет место быть.
Поочередно отсоединить все электрооборудование поврежденной цепи. Последовательно отсоединяем каждую из колодок, отвечающую за определенную единицу оборудования в электроцепи, до тех пор, пока лампа не погаснет или мультиметр не выдаст нулевое напряжение. Участок цепи, отсоединив который положение дел в цепи нормализовалось, считается дефектным. Дальнейшая работа по устранению неисправности ведется именно здесь.

Локализовав и устранив причину срабатывания защиты цепи, смело устанавливаем новый предохранитель и проверяем работоспособность ветки.

На заметку

В деле защиты электроцепи важен не только номинал предохранительного элемента. Не менее актуально и его качество как средства защиты. Все чаще встречаются бракованные изделия, которые обрывают цепь не мгновенно, а постепенно, позволяя критическому току некоторое время воздействовать на уязвимое электрооборудование.

Дельной рекомендацией на этот счет будет покупка изделий известных производителей, как то Bosch, Hella, CarPoint, SoundQuest. Не забывайте и проверять, для чего один элемент из упаковки подсоедините к полюсам аккумуляторной батареи. Мгновенный обрыв свидетельствует о высоком качестве изделия. Плавящийся корпус указывает на несовершенство конструкции, от таких деталей лучше отказаться.

Поделиться в социальных сетях

libfuse: fuse_operations Ссылка на структуру

9000 int6 *


int (*	getattr) (const char , struct stat , struct fuse_file_info * fi)

(чтение) (const char , char , size_t)

int (*	mknod) (const char *, mode_t, dev_t)

int (*	mkdir) const char *, mode_t)

int (*	unlink) (const char *)

int (*	rmdir) (const char *)
int (*	символическая ссылка) (const char , const char )

int (*	переименовать) (const char , const char , unsigned int flags)
90 005
int (*	ссылка) (const char , const char )

int (*	chmod) (const char , mode_t, struct fuse_file_info fi)

int (*	chown) (const char , uid_t, gid_t, struct fuse_file_info fi)

int (*	truncate) (const char , off_file fi)

int (*	open) (const char , struct fuse_file_info )

int (*	чтение) (const char , char , size_t, off_t, struct fuse_file_info *)

int (*	запись) (const char , const char , size_t, off_t, struct fuse_file_info *)
		statfs) (const cha r , struct statvfs )

int (*	flush) (const char , struct fuse_file_info )

int (* 9000 char * 9000 выпуск) (* 9000 char *	release)

Написание файловой системы FUSE: Учебное пособие

Джозеф Дж.Пфайффер младший, доктор философии
Почетный профессор
Департамент компьютерных наук
Государственный университет Нью-Мексико
[email protected]

Версия от 04.02.2018

Одним из реальных вкладов Unix было мнение, что «все — файл». Огромное количество радикально различные типы объектов, от хранилища данных до файлового формата преобразования во внутренние структуры данных операционной системы, были сопоставлен с файловой абстракцией.

Одно из последних направлений этой точки зрения — Файловые системы в пользовательском пространстве или FUSE (нет, аббревиатура действительно не Работа.Ну что ж). Идея здесь в том, что если вы можете вообразить ваше взаимодействие с объектом с точки зрения структуры каталогов и операций с файловой системой, вы можете записать файловую систему FUSE в обеспечить это взаимодействие. Вы просто пишете код, который реализует файловые операции, такие как open () , read () и написать () ; когда ваша файловая система смонтирована, программы могут получить доступ к данным, используя стандартные файловые операции системные вызовы, которые вызывают ваш код.

Файловые системы FUSE были написаны, чтобы делать все: от предоставления удаленный доступ к файлам на другом хосте без использования NFS или CIFS (см. SSHFS на https: // github.com / libfuse / sshfs) для реализации файловой системы в разговаривать с устройствами, используя протокол передачи мультимедиа (см. jmtpfs на https://github.com/kiorky/jmtpfs) для организации музыки коллекция с каталогами на основе тегов MP3 (см. id3fs на http://erislabs.net/ianb/projects/id3fs/id3fsd.html), чтобы, действительно, почти все. Возможности ограничены только вашим воображение!

В Интернете есть множество документов, описывающих, как работает FUSE и как установить и использовать файловую систему FUSE, но я не встречал любые, которые пытаются описать, как это сделать на самом деле.В цель этого урока — удовлетворить то, что я вижу как потребность в таком документ.

Это руководство знакомит с FUSE с использованием файловой системы, которую я называю «Большой брат». Файловая система «(причина названия в том, что» Большой Брат — это наблюдая «). Файловая система просто передает каждую операцию базовый каталог, но регистрирует операцию.

Это руководство вместе со связанной с ним примерной файловой системой доступен в виде архива на http://www.cs.nmsu.edu/~pfeiffer/fuse-tutorial.ТГЗ .

Аудитория: Это руководство предназначено для разработчиков, у которых есть знакомство с общим программированием в Linux (и Unix-подобной операционной систем в целом), чтобы вы знали, как распаковать архив, как Makefiles работа и так далее. Я не буду вдаваться в подробности того, как выполнять эти задачи; Я сосредоточусь на том, что вам нужно знать, это специфичен для использования файловых систем FUSE.

Я никоим образом не связан с проектом FUSE, кроме как пользователь.Мои описания интерфейса для слияния и методов работать с ним, являются квинтэссенцией моего прочтения существующих документацию и мой опыт работы с ней. Следовательно, любой ошибки — мои (и исправления приветствуются!).

Организация

Под этим вы найдете три подкаталога:

html содержит само руководство в формате html. Я предлагаю вам нажать здесь, чтобы начать читая учебник.
src содержит код самой файловой системы BBFS.
, пример содержит пару каталогов для использования в изучение BBFS.

Консультации

Я буду рад ответить на любые ваши вопросы относительно BBFS или FUSE. в общем. Кроме того, я могу проконсультироваться по FUSE или другим Разработка системы Linux или микропроцессора PIC. Если вам интересно, напишите мне по адресу [email protected]

Лицензия

Написание файловой системы FUSE: Учебное пособие Джозефа Дж.Пфайффер-младший, доктор философии, имеет лицензию Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License.

Код в src / bbfs.c получен из прототипы функций найдены в /usr/include/fuse/fuse.h , под лицензией LGPLv2. Мой код выпущен под GPLv3. Посмотреть файл src / КОПИРОВАНИЕ

Последнее изменение: вс, 4 февраля, 09:12:12 MST 2018

Фотореалистичный 3D-дизайн и анимация

Шоу GIE и запуск наших новых газовых триммеров LawnMaster® NOPULL ™ с кнопочным запуском имели огромный успех! Анимационный ролик проигрывался по обеим сторонам нашего стенда и буквально останавливал посетителей в проходе.Не говоря уже о примерно 25 отраслевых конкурентах, которых нам пришлось попросить покинуть наш стенд.

Спасибо за все ваши усилия и за предоставленный актив для внедрения наших новых и инновационных технологий.

Дейл Белкнап / Cleva North America, Inc.

Команда FUSE Animation проделала огромную работу по разработке нашего 3D-контента и кадров за очень короткий период времени. Их набор технических навыков превосходен. Это, в сочетании с профессионализмом и коллективным духом, делает FUSE отличным вариантом для удовлетворения потребностей в 3D-контенте.

Christine Tichenor / Insitu, Inc.

Я работал с Алеком и командой FUSE над ОЧЕНЬ сложным проектом flash / анимации. Он и его команда не только превысили качество анимации, но и вся команда была такой представительной, блестящей и способной к сотрудничеству. В конце концов, клиент был в восторге (а это самое главное), и мне не терпится снова поработать вместе! Лучшие качества: отличные результаты, эксперт, высокая честность

Шеннон Мейер / Габриэль деГруд Бендт

FUSE были отличными сотрудниками в нескольких наших крупномасштабных клиентских проектах.Помимо выполнения высококачественной работы, они обладают огромными знаниями и помогают в определении лучших и наиболее экономически эффективных решений для проектов. Работать очень просто и приятно.

Mark Pakulski / Nike

Я тесно сотрудничаю с FUSE последние пару лет, и я очень впечатлен. Команда обладает идеальным сочетанием опыта — технической стороны, которая может декодировать беспорядочные файлы САПР и общаться с инженерами, и художественной стороны, которая заставляет наши продукты выглядеть сексуально и оживать.Люди в FUSE творческие, талантливые, отзывчивые и профессиональные, и я доверяю им свои самые громкие проекты. Я благодарен за их партнерство и надеюсь на сотрудничество с ними во многих проектах в будущем.

Джоан Кинсли / The Toro Company

Я бы порекомендовал Fuse Animation всем, кто ищет настоящее творческое сотрудничество с командой аниматоров, которые явно находятся на вершине своего мастерства. Они оправдали или превзошли все наши ожидания. Не могу дождаться, чтобы снова поработать с ними.