Плавкие предохранители: описание, назначение, типы

Конструкция

Основным элементом, входящим в состав предохранителя является – плавкая вставка. Данные вставки имеют множество конфигураций, но тем не менее имеют два базовых элемента:

Плавкий элемент – выполнен из сплава различных металлов либо выполняется со специально подобранными сплавами металла.

Плавкие вставки выполняются из различных материалов:

  1. цинк;
  2. свинец;
  3. медь;
  4. олово;
  5. серебро.

Корпус – блок, содержащий комплекс крепежных элементов, позволяющих подключение коммутационного элемента к электрической цепи.

Корпуса выполняются из разновидностей прочной керамики такие как:

  1. фарфор;
  2. корундо-муллитовая керамика;
  3. стеатит.

При использовании электропредохранителей с малым током номинального режима корпус выполняется из специальных стекол.

К основным параметрам, характеризующие плавкие предохранители относятся:

  1. номинальное напряжение;
  2. номинальный ток;
  3. максимальная мощность;
  4. скорость срабатывания.

Все эти факторы необходимо учитывать при расчете плавкой вставки.

Расчет плавких значений номинального тока производится согласно формулы 1:

Из формулы, для расчета, необходимо знать U – напряжение, Pmax – максимальная нагрузочная мощность.

Маркировка и обозначения

Каждый производитель изготавливает предохранители под определенным кодом или артикулом. Номер предохранителя позволяет в каталогах найти и уточнить технические характеристики. Зачастую эти коды можно найти на корпусах изделий. Также код может наноситься на металлическую часть. Кроме кодов, на корпусе также могут указываться основные данные – это номинальный ток в А, номинальные напряжения в В, отключающие характеристики либо особенности конструкции. По этим данным можно определить назначение предохранителей.

Итак, величина номинального тока – это максимально допустимое значение, при котором деталь может нормально функционировать в течение длительного срока.

Номинальные напряжения – это максимально допустимое напряжение, при котором деталь безопасно разрывает цепь в случае короткого замыкания или при перегрузке в сети.

Отключающей способностью называют максимальные токи. При них предохранитель сработает, но корпус его не будет разрушен.

Характеристиками называют зависимость времени, при котором рушится плавкий элемент от тока, что протекает через деталь. Разные виды предохранителей по характеристикам объединены в группы по особенностям применения и скорости срабатывания.

Второй буквой обозначаются типы цепи:

  • G – цепь общего назначения.
  • L – защита кабелей, а также распределительных систем.
  • M – защита цепей в электродвигателях.
  • Tr – предохранитель, способный защитить трансформаторную сеть.

Элементы с буквой R используются вместе с силовым полупроводниковым оборудованием. А PV сможет обеспечивать защиту солнечных батарей.

Итак, мы рассмотрели, какие бывают виды предохранителей и какую они имеют маркировку.

Автоматические выключатели

Большинство производителей допускают применение автоматических выключателей с тепловым (защита от перегрузки) и электромагнитным (защита от короткого замыкания) расцепителем. В данном случае необходимо использовать защитные автоматы с токо-временной характеристикой класса В, которая обеспечивает срабатывание электромагнитного расцепителя при превышении номинала в 3-5 раз.

При этом настоятельно рекомендуется устанавливать на входе сетевой дроссель, который ограничивает резкие скачки тока при разбалансе фаз, скачках входного напряжения и коротких замыканиях. В результате скорость нарастания аварийного тока уменьшается, позволяя надежно сработать автоматическому выключателю или внутренней защите ПЧ.

Также допускается установка автоматических выключателей класса С при условии, что на линии питания электрошкафа, в котором установлены ПЧ, включены быстродействующие предохранители соответствующего номинала. Например, на вводе в шкаф стоят предохранители, затем через моторные дроссели и защитные автоматы класса С подключены несколько ПЧ. Такая схема защитит от КЗ и перегрузки.

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

Выбор диаметра проволоки и ремонт предохранителя

Ну, а теперь давайте перейдет к основному вопросу нашей статьи – выбору диаметра и непосредственно ремонту. Начнем с первого.

Выбор диаметра проводника

Диаметр проводника в предохранителях четко рассчитан. Если вы выполняете замену, то должны установить проводник такого же диаметра. Иначе ваш предохранитель не будет выполнять свою функцию по защите электрической сети.

Сделать это можно несколькими способами. Наиболее простой взять сечение провода для предохранителя, и таблица стандартных значений позволит осуществить вам выбор. Для этого достаточно измерить диаметр провода.

Диаметр провода можно измерить с помощью штангенциркуля или даже обычной линейки. Если диаметр проволоки для предохранителя слишком мал, то измерения можно произвести следующим образом. Проволоку наматываем на любой небольшой предмет – зажигалку, карандаш, ручку.

Желательно сделать 10-20 витков, для большей точности измерения. Витки делаем максимально плотными, для исключения пространства межу ними. Затем измеряем диаметр всех витков. Полученное значение делим на количество витков. Вот вам и диаметр провода для предохранителя.

  • Расчет предохранителя из медной проволоки можно произвести и для значений, не указанных в таблице. Для этого нам необходимо знать требуемый ток плавкой вставки и материал проволоки.
  • Для того чтобы вычислить диаметр медной проволоки для предохранителя до 7А, нам следует воспользоваться приведенной ниже формулой. В этой формуле d – рассчитываемый диаметр, Iпл – требуемый ток плавкой вставки, k – коэффициент учитывающий материал проволоки. Для меди он составляет 0,034.

Если вы хотите своими руками вычислить диаметр проволоки для вставки на номинал выше 7А, то вам следует воспользоваться формулой, приведенной ниже. В этой формуле m – коэффициент учитывающий материал проволоки. Для меди он равен 80.

Если толщина провода для предохранителя в результате расчета или выбора по таблице получилась таковой, какой нет в наличии. То можно добиться требуемого диаметра за счет соединения нескольких проволок разного сечения. Хотя этот вариант и несколько хуже.

Ремонт предохранителей

Установка вместо калиброванной плавкой вставки в предохранитель проволоки в простонародье называется установкой «жучка». Любой «жучек», согласно нормам ПУЭ, недопустим, так как не всегда способен качественно защитить электроустановку.

Тем не менее к такому способу ремонта предохранителей прибегают достаточно часто. Особенно когда под рукой нет запасного предохранителя.

Установка «жучка» вместо предохранителя зависит от его типа. Если это трубчатый предохранитель на большой номинальный ток, то такие изделия обычно имеют разборную конструкцию как на видео.

  • То есть, предохранитель можно раскрутить. Изъять перегоревшую плавкую вставку и вместо нее установить предохранитель из медного провода.
  • С изделиями меньших номиналов все немного сложнее. Обычно они изготавливаются неразборными, в связи с чем придётся повозиться.

  • Если перед вами трубчатый предохранитель стеклянного или керамического типа, то они обычно имеют металлические оконцовки. Для установки «жучка» их необходимо просверлить с двух сторон и в полученную полость вставить наш проводник. Отверстие вместе с проводником желательно затем запаять.
  • С ножевыми предохранителями выполнить ремонт своими руками несколько сложнее. Тут просверлить отверстие не получится, так как крепить провод необходимо к ножам, которые скрыты под корпусом. В этом случае сечение провода предохранителя на 10 А или другого номинала крепят непосредственно на ножи перед корпусом. А затем устанавливают предохранитель.

Именно, исходя из этих причин, наша инструкция не советует наматывать проволоку непосредственно на контакты-держатели предохранителей. Это же касается намотки провода поверху корпуса трубчатого предохранителя.

Отдельный вопрос — предохранители с наполнителем. Наполнитель необходим для более быстрого погасания электрической дуги. Обычно такие изделия имеют разборную конструкцию и для них необходима такая же толщина проволоки для предохранителя, как и для других трубчатых изделий. Песок же, который находится внутри изделия, сначала ссыпаем, а затем опять засыпаем в предохранитель.

Плавкие предохранители

Плавкие предохранители

Как рассчитать диаметр провода для предохранителя?

В современных электроприборах повсюду встречаются предохранители, или если говорить «по научному» — плавкие вставки. Они обеспечивают защиту сети и собственно самого прибора от коротких замыканий или перегрузки. Конструкция плавких вставок самая разнообразная, как и размеры.

Номинальные токи и напряжения на которые выпускаются предохранители соответствуют стандартным значениям. От величины номинального напряжения предохранителя зависят его габаритные размеры, а именно длина, чем выше номинальное напряжение предохранителя тем больше расстояние между контактами.

Номинальный ток определяется сечением проволоки внутри предохранителя.

Хотя в более дорогих устройствах уже можно встретить и самовосстанавливающиеся электрические предохранители, большинство приборов по-прежнему оснащены обычными предохранителями.

Общие понятия, знакомство с предохранителями трубчатой конструкции

Наиболее распространенные предохранители это так называемые, трубчатые. Они представляют из себя керамическую или стеклянную трубку с металлическими контактами-чашками с торцов. Эти чашки соединены между собой проволокой, сечение которой, как уже говорилось, определяет номинальный ток предохранителя. Этот ток указывается на трубке или одной из контактных частей предохранителя. Например: F0,5A – это значит, что данный предохранитель рассчитан на ток 0,5 ампера.

На электрических принципиальных схемах предохранитель обозначается прямоугольником с проходящей через него прямой линией. Рядом с условным графическим обозначением указывается его позиционное обозначение, например F1 (F – fuse, предохранитель по-английски); и если это не загромождает схему — номинальный ток, например 100 mA.

Принцип работы предохранителя предельно прост. При протекании по проволоке, соединяющей контакты предохранителя, номинального тока, эта проволока разогревается до температуры около 70 ˚С. А вот при превышении тока, проволока разогревается сильнее, и при превышении температуры плавления – расплавляется, т.е. перегорает. Именно по этой причине предохранители еще называют – плавкими или плавкой вставкой. Чем выше ток, тем быстрее нагрев, тем быстрее происходит расплавление, а соответственно и перегорание предохранителя.

Таким образом все плавкие вставки работают на одном и том же принципе – превышение тока в цепи вызывает перегрев и расплавление проволоки внутри предохранителя и как следствие отключение этой цепи от источника питающей сети.

Существует две основных причины перегорания плавких вставок: броски напряжения питающей сети и возникшая неисправность внутри самого электроприбора.

Проверка предохранителя, индикатор неисправности предохранителя

Проверить плавкую вставку можно любой «прозвонкой» или тестером. Задача состоит в том, чтобы убедиться, что цепь предохранителя цела и способна проводить электрический ток.

Проверять предохранитель, во избежание поражения электрическим током, допускается только при отключенном электроприборе!

Кроме этого можно купить или самостоятельно изготовить индикатор перегорания предохранителя, который уведомит вас о том, что предохранитель перегорел.

Схема такого устройства чрезвычайно проста и представлена на следующем рисунке.

Индикатор не светится, если предохранитель исправен, и светится в случае его перегорания.

Индикатор не светится если нагрузка отключена.

Такой схемой очень удобно дополнять блоки питания собственного изготовления.

Немного изменив (упростив) схему можно получить индикатор перегорания предохранителя на неоновой лампе, хотя она и не так эффективно смотрится как светодиод.

Подбор предохранителя по номинальной мощности электроприбора

После проверки предохранителя и определения, что он вышел из строя, необходимо его заменить. А для этого надо узнать его номинал, чтобы выполнить правильную замену.

Если вам известна мощность потребляемая электроприбором, обычно она указывается на шильде прибора, вы можете самостоятельно рассчитать номинальный ток предохранителя по следующей формуле:

Iном = Рмакс / Uном

Номинальный ток (Ампер) равен частному от максимальной мощности (Ватт) электроприбора деленной на номинальное напряжение сети (Вольт).

Например, сгорел предохранитель в телевизоре, разобрать, что указано на корпусе предохранителя, его номинал, не представляется возможным, но на шильде телевизора указана мощность потребления 150 ВА.

Общие правила расчета

Для того, чтобы сделать правильный расчет плавких вставок предохранителей, необходимо учитывать номинальное напряжение. Это значение должно быть таким, при котором предохранитель отключает электрическую цепь. Основным показателем служит минимальное напряжение, предусмотренное для основания и плавкой вставки.

Еще один важный показатель, который должен учитываться при расчетах — напряжение отключения. Этот параметр заключается в мгновенном значении напряжения, появляющегося после срабатывания самого предохранителя или плавкой вставки. Как правило, в расчет принимается максимальное значение этого напряжения.

Кроме того, в обязательном порядке учитывается ток плавления, от которого зависит , установленной внутри. Когда выполняется расчет плавкой вставки предохранителя, для каждого металла этот показатель имеет собственное значение и выбирается с помощью таблицы или калькулятора. Материал и размер вставок должен обеспечить требуемые защитные характеристики. Длина вставки не может быть слишком большой, поскольку это влияет на гашение дуги и общие температурные характеристики.

Расчетная мощность нагрузки обычно указывается в маркировке изделия. В соответствии с этим параметром выполняется расчет номинального тока предохранителя по формуле: Inom = Pmax/U, в которой Inom является номинальным током защиты, Pmax — максимальная мощность нагрузки, а U — напряжение питающей сети.

Понятие номинала

Чтобы изучить все существующие виды предохранителей, используемых для авто, недостаточно знать про конструкцию и материал. Здесь большое значение играют номиналы, то есть размеры силы тока, который элемент способен через себя пропустить. При выборе предохранителей для авто, которые нужны в качестве замены сгоревшим, всегда и обязательно необходимо смотреть на эту характеристику. Дело всё в том, что на различные электролинии в транспортном средстве подключается разное количество электрозависимого оборудования. У каждого энергопотребителя есть своя определённая мощность. Вполне логично и закономерно, что для цепи питания головной оптики нужна пропускная способность значительно выше, чем в случае с цепью для питания подсветки салона. Это означает, что предохранитель фар обязан иметь большую мощность, чем защитный элемент для салонной подсветки. Номинал, означающий силу тока, способную проходить через предохранитель, измеряют в Амперах. Номинал во многом зависит от того, какой тип предохранителя используется. Флажковые значительно разнообразнее в этом компоненте, и представлены с разными номинальными значениями. А уже достаточно устаревшие пальчиковые конструкции имеют всего 2 вида номиналов. Это 16 и 8 Ампер.

Зависимость цвета от номинала

Опытные автомобилисты могут просто по цвету флажкового предохранителя точно сказать, какой номинал у того или иного предохранителя. Не лишним будет изучить все виды номиналов и типы их цветового обозначения. Представленные разновидности защитных элементов стандартизированы, а потому применяются на всех современных автомобилях. То есть автомобильные предохранители разных марок и моделей всё равно примерно имеют одинаковые цветовые оформления в зависимости от значения номинала. Могут отличаться по оттенкам. Предлагаем вам также ознакомиться с этой характеристикой и узнать, при каком цвете какое номинальное значение силы тока будет у защитного компонента.

  • предохранители на 1 Ампер всего окрашиваются чёрным цветом;
  • если цвет серый, то сила тока, проходящего через элемент, будет 2 А;
  • фиолетовым окрашивают девайсы с номиналом 3 А;
  • 5 А определяются по коричнево-жёлтому цвету;
  • чисто коричневый цвет соответствует 7,5 А;
  • если видите флажок красного цвета, это 10 Ампер;
  • для 15 А используют голубую краску;
  • все жёлтые предохранители идут на 20 А;
  • 25-амперные предохранители делают белыми;
  • зелёные элементы означают, что номинал здесь 30 А;
  • оранжевые флажки предусматривают 40 А;
  • синим цветом идентифицируют предохранители на 60 А;
  • светло-коричневые элементы означают 70 А;
  • 80 А можно узнать по светло-жёлтому цвету;
  • все сиреневые устройства идут на 100 А.

Важно учитывать, что оттенки девайсов могут несколько отличаться. Потому лучше предварительно заглянуть в руководство по эксплуатации конкретно вашего автомобиля, а также внимательно изучить информацию на крышке предохранительного блока и цифровые обозначения на самих предохранителях

Значение номинала рассчитывают исходя из того, какая нагрузка ложится на электроцепь, когда включаются все запитанные через предохранитель потребители, плюс даётся небольшой запас по прочности. Все эти параметры просчитывают ещё на этапе производства. Информация о расположении и назначении каждого отдельно взятого предохранителя детально описывается в руководстве по эксплуатации и в инструкциях по ремонту. Плюс сама крышка блока с предохранителями также содержит полезную и необходимую автомобилисту информацию. Прежде чем менять сгоревший элемент, нужно проверить, какое у него значение номинала, купить такой же флажок, и установить его на место старого элемента защиты.

Автомобильные предохранители. Выбор качественных, проверка на целостность, расчет номинала.

Автомобильные предохранители. Выбор качественных, проверка на целостность, расчет номинала.

5 ответов

Использование неправильного типа, например, предохранителя на 10 А, может привести к летальному исходу — и в некоторых случаях это произошло.

Наряду с упомянутыми аспектами есть чрезвычайно важная характеристика некоторых предохранителей, с которой ответ Джони был в некоторой степени связан.

Характеристика называется «высокая разрывная способность» или HRC. Разрывная мощность или ток отключения предохранителя НЕ напрямую связаны с его током плавления. RC — это ток, который предохранитель может прервать в случае неисправности.

Предохранитель может быть рассчитан, скажем, на 10 А, но первоначальное состояние неисправности может давать начальный импульсный ток 100 А, или 1000 А, или даже 10000 А. Если предохранитель не может отключить этот ток, то «возникнут проблемы».

Такие элементы, как мультиметры, предназначенные для использования в сети, могут иметь указанные предохранители HRC. Это связано с тем, что сеть с радостью будет обеспечивать токи короткого замыкания, значительно превышающие токи плавления. Токи в сотни ампер могут возникать в условиях неисправности сети. В худшем случае, люди были убиты, потому что был использован предохранитель не HRC, когда был указан предохранитель HRC. Дуга развивается в оборудовании, не может быть погашена, и получающаяся энергия дуги плавится и разбрасывает прибор или другое оборудование по существу взрывоопасно.

каталог предохранителей HRC — это высокое напряжение по нормальным стандартам, но интересно отметить плавкие предохранители на 3 А с возможностью прерывания 40 000 А.

Отключающая способность — это максимальный ток, который может быть безопасно отключен предохранителем. Как правило, это должно быть выше, чем предполагаемый ток короткого замыкания. Миниатюрные предохранители могут иметь номинальное значение прерывания, только в 10 раз превышающее их номинальный ток. Некоторые предохранители обозначены как «High Rupture Capacity» (HRC) и обычно заполнены песком или подобным материалом. Предохранители для небольших низковольтных, обычно жилых, проводных систем в Северной Америке обычно рассчитаны на разрыв в 10 000 ампер. Предохранители для более крупных систем электропитания должны иметь более высокие номиналы отключения, с некоторыми предохранители высокого напряжения с ограничением тока низкого напряжения, рассчитанные на 300 000 ампер. Предохранители для высоковольтного оборудования, до 115 000 вольт, рассчитаны по полной кажущейся мощности (мегавольт-ампер, МВА) уровня повреждения на схема.

Основное преимущество, предлагаемое предохранителем HRC, заключается в том, что, когда возникает состояние тока повреждения, внутри предохранителя создается огромное количество тепла. Это тепло расплавляет кремниевый песок, заполняя предохранитель, в стекло. Стекло, будучи изолятором, подавляет любые дуги и мгновенно разрывает цепь. Такое поведение сводит к минимуму возможность возникновения продолжающейся — и опасной — ситуации с «высоким током дуги», что и происходит, если обычный предохранитель не может отключить strong ток повреждения.

. выбор использования предохранителя HRC вместо обычного предохранителя имеет смысл, если оборудование, которое необходимо защитить, или другое оборудование, находящееся поблизости, будет очень дорого заменять, если все это будет в дыму только потому, что предохранителя, который не был способен остановить протекание сильного тока повреждения.

Таким образом, если какое-то дорогостоящее электрическое оборудование было поставлено с одним или несколькими предохранителями HRC, установленными для его защиты, было бы очень глупо заменять их обычными предохранителями «не HRC».

Предохранители используются везде и всюду – они есть в технике, в самых разных электрических устройствах, автомобилях, промышленном оборудовании. Существует множество видов этих элементов. Для чего они нужны и в чем их особенности? Рассмотрим основные виды предохранителей.

Группы предохранителей

Одним из средств защиты бытовой техники и оборудования, а также кабелей и проводов служат плавкие вставки или предохранители. Они обеспечивают надежную защиту от скачков напряжения в сети и . Существуют различные конструкции и типы этих устройств, рассчитанные на любые токи.

До недавнего времени плавкие предохранители вставлялись в пробки и являлись единственной защитой квартиры или частного дома. В современных условиях их сменили более надежные защитные устройства многоразового использования — автоматические выключатели. Тем не менее, предохранители не потеряли своей актуальности и в настоящее время. Они устанавливаются в различные приборы и в автомобили, защищая приборы и электрооборудование от любых негативных последствий.

Предохранители делятся на следующие основные группы:

  • Общего назначения
  • Быстродействующие
  • Защищающие полупроводниковые приборы
  • Для защиты трансформаторов
  • Низковольтные

Для того, чтобы произвести правильные расчеты, и определить, какие нужны плавкие вставки, рекомендуется учитывать все основные параметры, от которых зависит характеристика предохранителя.

Основным показателем является , значение которого связано с геометрическими и теплофизическими параметрами. При этом, учитывается потеря мощности и превышение на выводах температурного режима. Общая величина тока для предохранителя зависит от номинального тока плавкой вставки. Величина номинального тока для основания определяется таким же показателем плавкой вставки, установленной в предохранителе.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий