Kurs-ufa.ru

В помощь Электрику
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Для чего нужен предохранитель

Что такое плавкие предохранители и для чего они необходимы?

Защита электрических цепей от КЗ и перегрузок является одной из самых важных задач в электротехнике. С этой целью изобретено множество защитных аппаратов, которые сегодня применяются как в силовых цепях, так и для защиты электрических схем в различных устройствах. Практически в каждом сложном электроприборе можно встретить плавкие предохранители – одноразовые коммутационные устройства, разъединяющие цепь в аварийной ситуации.

Устройство элемента

Сетевые электропредохранители применяются не только в электронике, но и в системах электросети. Любой тип конструкции имеет три составные части:

  • Корпус.
  • Контакты.
  • Непосредственно плавкий элемент, благодаря которому функционирует устройство.

Плавкий элемент — это материал, проводящий электрический ток, который выполнен из легкоплавкого сплава. Этот проводник имеет определённое электрическое сопротивление, из-за чего происходит выделение тепла во время прохождения по нему тока. Если значение ниже предусмотренного характеристиками, то температуры будет недостаточно для того, чтобы проволока расплавилась. Назначение и типы устройств плавких предохранителей могут быть разными.

Когда значение превышает номинальный порог срабатывания, плавкий элемент расплавляется, что ведёт за собой разрыв цепи. Скорость этого процесса обусловливается силой тока, проходящего через проводник. По маркировке предохранителя можно понять, какие характеристики были заданы заводом во время производства. Это позволит определить время, через которое сработает аварийное отключение при определённом показателе нагрузки. Такая информация необходима людям, проектирующим защитное оборудование.

Корпус предназначается не только для соединения элемента в устройстве. Во время срабатывания часто может появиться электрическая дуга. Корпус выполняет задачу по её гашению. Контакты необходимы для подсоединения защитного оборудования к элементам, через которые подаётся электричество на электроустановки. Чем больше площадь самого контакта, тем меньше вероятность, что произойдёт нагрев на соединении. Зачастую они выполнены из меди или латуни со специальным анодированным покрытием.

Автоматический предохранитель

Автоматический предохранитель (правильное название: Автоматический выключатель, также называется «автомат защиты», «защитный автомат» или же просто «автомат») состоит из диэлектрического корпуса, внутри которого располагаются подвижный и неподвижный контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или электромагнитным.

  • Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие пружину, отводящую подвижный контакт, разрывая тем самым электрическую цепь. Время срабатывания зависит от тока (время-токовая характеристика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать тепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального тока предохранителя. В отличие от плавкого предохранителя, автоматический предохранитель готов к следующему использованию после остывания пластины.
  • Магнитный (мгновенный) расцепитель представляет собой соленоид, подвижный сердечник которого приводит в действие пружину, отводящую подвижный контакт. Ток, проходящий через автоматический выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в от 6 и более раз от номинального тока, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы A, B, C и D в зависимости от характеристики срабатывания расцепителей).

Во время расцепления контактов может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты имеют особую форму и находятся в дугогасительной камере.

—>Автозапчасти и СТО —>

Половина неисправностей электрооборудования автомобилей связана с предохранителями. Их количество в машине может быть больше ста.

Водитель должен знать виды автомобильных предохранителей, их назначение, способы проверки работоспособности, методы замены и определения номинала.

Защита электрической проводки автомобиля от перегрузок и коротких замыканий важна не меньше, чем защита бытовых сетей в домах и квартирах. Для питания различных потребителей в автомобиле применяется низкое напряжение величиной от 12 до 24 вольт, но при коротком замыкании в электропроводке возникают большие токи.

Если при коротком замыкании своевременно не обесточить электропроводку автомобиля, то токоведущие жилы проводов сильно нагреются и расплавят изоляцию. В результате этого происходит воспламенение находящейся рядом обшивки салона и других элементов. Пожар быстро распространяется по всему салону, и охватывает всю машину. Скорость распространения огня настолько велика, что при приезде пожарной службы тушить бывает уже нечего.

Для предотвращения пожара в таких ситуациях путем размыкания электрической цепи способом расплавления специального легкоплавкого элемента, служат автомобильные предохранители. Срабатывание предохранителя происходит при возрастании тока выше заданной величины. Это значение плавкой вставки рассчитывается по допустимой нагрузке на электрическую цепь.

Читать еще:  Реверсивный пуск двигателя
Классификация и устройство

Существует несколько видов автомобильных предохранителей, в зависимости от марки автомобиля, его года выпуска и защищаемой цепи.

Цилиндрические автомобильные предохранители

Владельцы отечественных автомобилей времен Советского Союза хорошо помнят такие автомобильные предохранители. Сначала их изготавливали одного цвета, затем для удобства пользования их стали маркировать разными цветами, в зависимости от номинального тока.

При установке или демонтаже цилиндрической вставки есть вероятность попадания под напряжение, хотя это и не так опасно, но можно получить ожог пальцев. Габаритные размеры блока предохранителей занимают много места. В отличие от других видов предохранителей, эти вставки не стандартизированы, поэтому при приобретении приходится довольствоваться надписями на их упаковке.

Ножевые автомобильные предохранители

Такие вставки имеют несколько преимуществ, по сравнению с цилиндрическими моделями. При установке ножевых вставок вы защищены от ожогов, так как при этом беретесь за изолированную часть корпуса, выполненную из цветного пластика. Удобство разных цветов корпуса состоит в том, что номинал предохранителя можно определить по цвету. Кроме этого значение номинала обозначено цифрами.


Нажмите чтобы увеличить

Обнаружить сгоревшую вставку не составит труда, так как пластиковый корпус выполнен прозрачным, и целостность плавкого элемента можно наблюдать визуально.

Ножевые автомобильные предохранители делятся также по размерам и форме корпуса:
  • Мини – маленькие.
  • Макси – большие.
  • Стандарт – средние.

Термические автомобильные предохранители

Такие вставки обычно включают в себя электромагнитную и тепловую защиту. По конструкции он аналогичен автоматическому выключателю в бытовой сети. При перегрузке или коротком замыкании срабатывает электромагнитная или тепловая защита.

После устранения неисправности в цепи предохранитель включается в работу нажатием кнопки.

Ленточные автомобильные предохранители

Для силовых цепей повышенной мощности в автомобиле применяют ленточные предохранители. Они используются для повышения надежности контактного соединения, выполняются в виде металлической пластины, и зажимаются винтами.

Существуют измененные конструкции ленточных вставок, в которых при нештатных ситуациях брызги расплавленной пластины уже не разлетаются в стороны, а защищены пластиковым корпусом.

Автомобильные предохранители на иномарках

Это интересная конструкция автомобильной вставки. Недостатком является неудобная замена, так как необходимо откручивать крепежный винт. А к достоинству можно отнести то, что нет гаек, а винт всего один, в отличие от ленточных вставок, у которых два винта.

Эта конструкция относится к дорогостоящим моделям. Она внешне похожа на обычную ножевую вставку, но работает по принципу электрического автомата, и называется прерывателем цепи.

На многих японских иномарках применяются ножевые предохранители, но отличающиеся по конструкции от отечественных образцов видом корпуса и расположением ножей.

Порог срабатывания

Правильный подбор предохранителя состоит в определении величины сопротивления его легкоплавкого элемента. Расплавление происходит из-за теплового воздействия электрического тока, в результате цепь обесточивается.

Номинальная величина тока вставки определяется по формуле:

Iном = Pмакс / U, где:

  • I ном – номинальное значение тока, А.
  • Р макс – наибольшая мощность потребителя, обозначаемая на нем, Вт.
  • U – напряжение бортовой сети, В.

Особенности замены

  • ​​​​​​​ При установке нового предохранителя следует применять только аналогичный вид такого же номинала по току. Если номинальный ток сделать выше, то он не будет срабатывать при нештатных ситуациях. Например, если на стеклоочистителях заклинит электродвигатель, то вставка не сработает, что приведет к расплавлению электрической проводки и дальнейшим печальным последствиям, рассмотренным нами выше.
  • Занижение величины тока вставки также не даст ничего хорошего. При включении нагрузки легкоплавкая часть будет быстро разрушаться и обесточивать цепь, даже при отсутствии аварийных ситуаций.
  • При замене следует определять ток не только по обозначению на корпусе предохранителя, но и посмотреть маркировку гнезда, из которого его вытащили. Это актуально для автомобилей, приобретенных у других хозяев, или вышедших из авторемонтной мастерской, так как нет уверенности в том, что другой хозяин или автомастер не установили вместо сгоревшей вставки ту, которая была в наличии, не обращая внимание на ее номинал.

О предохранителях электрических цепей

В настоящее время основными способами защиты электрических цепей напряжением 380/220 В от токов короткого замыкания и перегрузок является применение плавких предохранителей или автоматических выключателей.

Применение плавких предохранителей обосновано в таких электрических схемах, когда необходимо обеспечить только защиту от токов КЗ и перегрузки при обеспечении высокой отключающей способности (до 120 кА). Такая схема будет значительно дешевле схемы, в которой защиту возлагают исключительно на автоматические выключатели. Для сравнения: комплект из трех предохранителей с номинальным током плавкой вставки 125 А с отключающей способностью 120 кА марки 125NH00B-400 установленных в держателе EBH00O3TS5 фирмы Bussmann более чем в 5 раз дешевле автоматического выключателя с номинальным током расцепителя 125 А и отключающей способностью 36 кА марки SACE TmaxXT1 160 TMD фирмы ABB.

Защитная функция плавких предохранителей основана на термическом воздействии электрического тока на проводник (плавкую вставку). В случае превышения значения тока в защищаемой цепи определенных значений плавкая вставка расплавляется (перегорает) и при этом возникает разрыв электрической цепи.

Как правило, предохранители характеризуются следующими параметрами:

  • номинальным напряжением Uном.пр. , что соответствует максимальному номинальному напряжению цепи, в которой допускается установка конкретного предохранителя;
  • номинальный ток плавкой вставки Iном.вс. , сколь угодно долго протекающий через предохранитель и не вызывающий расплавление плавкой вставки ток;
  • номинальный ток предохранителя Iном.пр., сколь угодно долго протекающий через предохранитель и не вызывающий изменений в его конструкции электрический ток;
  • предельно отключаемый ток предохранителя (ток короткого замыкания) Iпр.откл., наибольший ток, при протекании которого происходит расплавление плавкой вставки предохранителя и гашение электрической дуги без каких-либо повреждений его конструкции.

Примечание: номинальное напряжение постоянного тока, как правило, ниже номинального напряжения переменного тока. Исходя из практики, за значение напряжения постоянного тока может быть принята как минимум половина значения переменного тока. Держатели предохранителей, промаркированные для переменного напряжения, могут также применяться при постоянном напряжении.

Важной характеристикой предохранителя является время-токовая характеристика, описываемая в виде графика, где по одной оси откладывается ток, чаще всего в относительных единицах (за единицу принимается номинальный ток плавкой вставки), а по другой оси — время срабатывания. При этом надо иметь в виду, что характеристика каждого экземпляра предохранителя (даже из одной партии) уникальна, указывается в каталоге на каждый тип предохранителя как «зона разброса характеристик».

Обозначения характеристики (класса) предохранителя:

— первая буква означает диапазон защиты:

  • a — частичный диапазон (только защита от токов короткого замыкания);
  • g — полный диапазон (защита и от токов короткого замыкания, и от перегрузки);

— вторая буква означает тип защищаемого оборудования:

  • G — универсальный предохранитель для защиты различных типов оборудования: кабелей, электродвигателей, трансформаторов;
  • L — защита кабелей и распределительных устройств;
  • B — защита горного оборудования;
  • F — защита маломощных цепей;
  • M — защита цепей электродвигателей и отключающих устройств;
  • R — защита полупроводников;
  • S — быстрая реакция при коротком замыкании и среднее время реакции при перегрузке;
  • Tr — защита трансформаторов.

Примеры характеристик ножевых предохранителей с характеристикой gL/gG:

Особенности конструкции быстродействующих предохранителей

Полупроводники имеют совсем небольшую теплоемкость и жесткую верхнюю границу температуры запирающего слоя, около 125°С. То есть, при защите термочувствительных полупроводников необходимо согласовать характеристики плавкого металлического элемента с допустимой тепловой перегрузкой полупроводника. Таким образом, эффективная защита должна отключать очень быстро все токи, превышающие номинальный ток полупроводника. Ради достижения этой цели были разработаны быстродействующие предохранители с крайне малым сечением сужений плавкой вставки.

Плавкая вставка предохранителя защиты полупроводниковых приборов

Материалом плавкой вставки служит стойкое к окислению и хорошо проводящее тепло и электрический ток серебро. За счет высокой теплопроводности тепловая энергия, выделяемая в местах сужений при протекании номинального тока, быстро отводится на сплошные участки плавкой вставки и расплавления токоведущих суженых участков не происходит. При больших токах выделяемой тепловой энергии достаточно, чтобы быстро расплавить сужения плавкой вставки. Утилизация тепловой энергии происходит в наполнителе предохранителя и, соответственно, на его корпусе. Корпус предохранителя изготавливается из корундовой керамики, стойкой к изменениям температуры.

Выбирая предохранители необходимо учитывать следующие факторы:

  • род тока (переменный –AC, постоянный – DС);
  • номинальное напряжение;
  • номинальный ток, протекающий в цепи защищаемой предохранителем;
  • возможный ток короткого замыкания;
  • характер защищаемого объекта (двигатель, кабельная линия, полупроводниковый прибор и т.д.) или время-токовая характеристика (класс предохранителя);
  • конструктивные особенности предохранителей;
  • конструктивные особенности держателей предохранителей.

Цилиндрические предохранители (плавкие вставки)

Краткие технические характеристики
СтандартIEC 60269
Напряжение400, 500, 690 VAC
Номинальный токот 0.5 до 125 A
Ток короткого замыканияот 20 до 120 kA
ХарактеристикиgG, aM
Размеры (диаметр, длина),мм8 x 31,
10 x 38,
14 x 51,
22 x 58

Держатели цилиндрических предохранителей

Подобные держатели могут выполнять две функции:

  • функцию защиты от токов к.з. и перегрузки;
  • функцию разъединителя электрической цепи. Iпл.вст. QF6 в 1,6 раза, Iпл.вст. QF6 > Iпл.вст. QF5.). Предохранитель 80NHG000B-400, Bussmann. Размер предохранителя — 000. В качестве держателя выбран разъединитель- предохранитель EBH000O3TS5 (Bussmann).

5. Защита кабеля 2 к шкафу ШСУ1.

Для защиты пятижильного кабеля 5х25 мм² , проложенного в земле выбран плавкий предохранитель QF3: характеристика gG, Iном.125 A (условия выбора: 1) Iпл.вст. Iпл.вст. QF8 в 1,6 раза). Предохранитель 125NHG00B-400, Bussmann. Размер предохранителя — 00. В качестве держателя выбран разъединитель- предохранитель EBH000O3TS5 (Bussmann).

6. Защита кабеля 3 к шкафу ШСУ2.

Для защиты пятижильного кабеля 5х16 мм² , проложенного в земле выбран плавкий предохранитель QF4: характеристика gG, Iном.100A (условия выбора: 1) Iпл.вст. Iпл.вст. QF7 в 1,6 раза). Предохранитель 100NHG000B-400, Bussmann. Размер предохранителя — 000. В качестве держателя выбран разъединитель- предохранитель EBH000O3TS5 (Bussmann).

7. Защита ввода РУ 0,4кВ

Для защиты выбран плавкий предохранитель QF2: характеристика gG, Iном.200 A (условия выбора: Iпл.вст. QF2 > Iпл.вст. QF3 в 1,6 раза). Предохранитель 200NHG1B-400, Bussmann. Размер предохранителя -1. В качестве держателя выбран разъединитель- предохранитель EBH1O3TS8 (Bussmann).

8. Защита кабеля 1 к РУ 0,4кВ.

Для защиты четырёхжильного кабеля 4х95 мм², проложенного в земле выбран плавкий предохранитель QF1: характеристика gG, Iном.315A (условия выбора: 1) Iпл.вст. Iпл.вст. QF2 в 1,6 раза). Предохранитель 315NHG03B-400, Bussmann. Размер предохранителя — 03. В качестве держателя выбран разъединитель- предохранитель EBH3O3TM2 (Bussmann).

Сила тока и влияние ее на работу предохранителя

В случаях, когда сила тока имеет действующее значение, превышающее допустимое, то предохранитель срабатывает стопроцентно.

А в цепь каждого отдельно взятого оборудования устанавливается персональный предохранитель, имеющий соответствующий номинал.

Когда в электрическую цепь устанавливается вставка плавкая, рассчитанная на меньшую силу тока, то она способна сработать и при пониженном значении силы тока.

Конечно, такой предохранитель может обеспечить защиту другим устройствам, вот только менять его нужно будет почаще.

А когда устанавливается вставка плавкая, рассчитанная на более высокую силу тока, никто не даст гарантии, что проходящий по цепи ток, может быть выше, чем допускается для устройств.

Значит, эти устройства просто перегорят, а предохранитель не выполнит свою задачу.

Проверка целостности

Есть несколько способов проверить предохранители. Самый простой способ — вытащить предохранитель и проверить его визуально.

Например, мы собираемся проверить предохранитель прикуривателя. Перестал работать. Скорее всего это из-за предохранителя, который перегорает чаще всего.

Поверните ключ зажигания в положение ВЫКЛ. Перед извлечением предохранителя всегда полезно пометить его положение, чтобы вы могли установить его обратно в тоже место.

Берём съёмник и вытаскиваем предохранитель. Плавкие предохранители имеют тонкий металлический провод, который плавится, когда ток превышает номинальное значение предохранителя. В этом перегоревшем предохранителе проводник расплавлен, смотрите фото.

Если предохранитель перегорел, значит что-то замкнуло защищаемую цепь. Если проблема не устранена, предохранитель снова перегорит. В этой машине это был маленький винт, который упал в гнездо прикуривателя.

Запасные предохранители могут находиться внутри крышки блока предохранителей. При замене можно использовать только предохранитель подходящего типа и номинального тока. Предохранитель прикуривателя на 15 А, в большинстве автомобилей он синий.

Некоторые типы предохранителей, такие как миниатюрные низкопрофильные предохранители на фото выше, универсальны и могут быть куплены в любых магазинах автозапчастей. Большие предохранители или панели с несколькими предохранителями могут быть заказаны в специализированных автомагазинах или у дилера.

Не забывайте о напряжении

Предохранители разрабатываются так, чтобы у них было очень низкое сопротивление, поэтому они не оказывают чрезмерного влияния на цепи, которые защищают. Это низкое сопротивление означает, что падение напряжения на предохранителе будет очень маленьким. Почему же у предохранителей указывается номинальное напряжение?

Это правда, что во время нормальной работы на предохранителях падает небольшое напряжение, но номинальное напряжение не относится к нормальной работе. Номинальное напряжение скорее говорит нам, какое напряжение предохранитель может выдержать после того, как он сработал. Перегоревший предохранитель представляет собой разомкнутую цепь, и, если напряжения в этой разомкнутой цепи достаточно, чтобы вызвать искрение, на предохранитель полагаться нельзя.

Хорошей практикой является учитывание номинальных напряжений, если вы используете крошечные плавкие предохранители поверхностного монтажа, например, показанные ниже (обратите внимание, насколько тонким является реальный плавкий элемент). Например, номинал для предохранителя 0603 может составлять 32 вольта или даже 24 вольта.

Структура плавкого SMD предохранителя

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector