Виды и назначение предохранителей в электропроводке. Предохранитель главный

Предохранители

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
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.

electrono.ru

Назначение предохранителей для электроустановок.

Любая техника, включая электрическое оборудование имеет дополнительные защитные функции. Все эти функции основаны на специальных деталях. Особое назначение предохранителей заключается в их возможности своевременно отключить потребитель от мощного всплеска напряжения в электрической сети. Таким образом, вы с предупредите поломки прибора и возможного возгорания.

Вопрос о безопасности человека и его имущества всегда останется актуальным, так как всевозможных ошибок при монтаже электрики не всегда удается избежать.

Виды электрических предохранителей

Все защитные приспособления, использующиеся в электроустановках, подразделяют на четыре варианта:

• предохранитель с плавкой вставкой;
• защитник электромеханического типа;
• предохранитель с основой электронных компонентов;
• предохранитель самовосстанавливающегося типа.

  Установка предохранителей в схему электричества

Первый вариант конструкции представлен с присутствующим токопроводящим элементом. В случае перенапряжения происходит расплавление элемента по причине перегрева. Таким образом происходит устранение напряжения со схемы электроустановки или бытового прибора. Зачастую такие материалы изготавливаются из металлического материала, чаще всего это медь, свинец и железо. Принцип работы этого варианта заключается в создании рабочего баланса, вследствие которого происходит отвод избыточного тепла в окружающую среду. За счет чего предотвращается аварийная ситуация.

Электромеханические конструкции врезаются в кабель, где происходит короткое замыкание. Благодаря подобной манипуляции происходит размыкание кабеля и губящее напряжение не подходит к электроустановке. В защитных приспособлениях этого типа установлен датчик, контролирующий силу тока.

Предохранитель с электронными компонентами имеет встроенные транзисторы, отвечающие за коммутацию тока. В случае увеличения силы тока и превышения допустимого значения происходит замыкание контакта, после чего высокая нагрузка на проводники прекращается.

Самовосстанавливающие предохранители или многоразовые. Такие устройства на момент аварийной ситуации отключаются, но не теряют свою работоспособность, следовательно, сохраняют свои функции для работы в будущем.

Пробочный форфоровый предохранитель

Важно! Электрические предохранители должны применяться в соответствии с установленным назначением и сферой использования.

Преимущества использования электрических предохранителей

Все типы предохранителей имеют свою сферу применения. Некоторые варианты используются в установках с потребностью до 1000 В, другие — выше 1000 В.

Плавкие предохраняющие устройства являются наиболее надежными и отличаются недорогой стоимостью. В этих ситуациях не предусматривается установка трансформаторов. Только в случае применения устройств для мощных установок, плавкие предохранители сохраняют свои свойства и эксплуатационные требования.

Защитные элементы имеют номинальное напряжение, с которым способен работать в длительном режиме. Имеет минимальный испытуемый ток, при этом вставка способна работать до 60 минут.

Для чего нужны предохранители?

Назначение предохранителей в электричестве подразделяется на несколько групп.

Плавкий предохранитель

1. Пробочный предохранитель, аналогично другим вариантам, защищает электрическую сеть и приборы от высокого напряжения. Основой приспособления является фарфор. Механизм работы такой защиты схож с принципом обычного плавкого предохранителя.
2. Трубчатый предохранитель крепиться при помощи специальных винтов к основанию контактных ножей. Если происходит электрическая дуга (разновидность поражения электрическим током), она быстро гаснет при установке подобного элемента.
3. Насыпные предохранители используются для установок с напряжением до 500 Вольт. Способен работать при силе тока, достигающей 60 Ампер. Конструкция оснащена вставками из цветного металла.
4. Пластинчатые предохранители применяются для защиты работы высокомощных трансформаторных установок и подстанций.

Важно! Каждый из предложенных видов обеспечивает более надежную защиту, в соответствии с установленными условиями использования.

Предохранители для монтажа в блоки и реле

Технические характеристики предохранителей

Охарактеризовать любую разновидность предохранителя можно двумя деталями: номинальным током основания защитного устройства и номинальным током плавкой вставки.

Частота тока предохранительных элементов должна соответствовать требованиям ГОСТа. Определяют нужный защитный элемент по количеству полюсов, указателю срабатывания, контактам вспомогательной цепи, каким образом происходит подсоединение предохранителя к нужным контактам. Также уделяют внимание способу монтажа устройства, важно полное соответствие сети, в которой он будет использоваться.

Вас могут заинтересовать:

prokommunikacii.ru

Назначение предохранителей

В электротехнике большое значение придается защитным функциям различных устройств. Поэтому, основное назначение предохранителей заключается в том, чтобы своевременно отключать потребителей от электроэнергии, если ток превышает допустимое значение. Работа плавких предохранителей Чаще всего, защита осуществляется с помощью плавких предохранителей, обеспечивающих защиту электроустановок от коротких замыканий. Каждый из них состоит из основного элемента в виде плавкой вставки. Для ее изготовления используется цинк или луженая медь. При высоких токах она перегорает и происходит разрыв электрической цепи. Конфигурация плавкой вставки представляет собой проволоку или фигурную плоскую полоску, помещаемую в изоляционную трубку. Для изоляции применяется фарфор, стекло и прочие диэлектрические материалы. Благодаря этой конструкции, кроме электрической, обеспечивается и пожарная безопасность. Внутрь предохранителей, защищающих от больших токов, может засыпаться сухой кварцевый песок или мел. С их помощью, очень быстро гасится и охлаждается электрическая дуга. Назначение прочих предохранителей В зависимости от назначения и области применения, все предохранители условно разделяются на несколько основных групп: Пробочные предохранители включают в себя корпус, изготовленный из фарфора и саму пробку, где расположена плавкая вставка. Питающая линия соединяется с контактом предохранителя, а отходящая – с винтовой резьбой. При коротком замыкании происходит срабатывание, как и в обычном плавком предохранителе. В трубчатых предохранителях крепление плавкой вставки осуществляется к контактным ножам с помощью винтов. Для ее размещения используется фибровая трубка, куда насаживаются втулки, имеющие резьбу. Контактные ножи фиксируются латунными колпаками. Электрическая дуга быстро гасится газами, образованными внутренней поверхностью разлагающейся фибровой трубки. Предохранители насыпного типа используются при напряжении до 500 вольт и силе тока до 60-ти ампер. В этих конструкциях в состав плавких вставок входят несколько проволок из цветных металлов, расположенных параллельно. Они размещаются в закрытом фарфоровом патроне, внутри которого находится кварцевый песок для быстрого гашения дуги. Существуют и другие виды аналогичных защитных устройств. Например, назначение предохранителей пластинчатого открытого типа состоит в использовании их в трансформаторных подстанциях. Для наконечников применяются медные или латунные пластины с впаянными в них калиброванными проволоками из меди. Все виды электропредохранителей обеспечивают различную степень защиты электроустановок, приборов и устройств.

electric-220.ru

Принцип действия предохранителей

Определение и назначение

Плавкий предохранитель — это коммутационный электрический элемент, предназначенный для отключения защищаемой цепи путем расплавления защитного элемента. Изготовляют плавкие элементы из свинца, сплавов свинца с оловом, цинка, меди. Предназначены для защиты электрооборудо­вания и сетей от токов короткого замыкания и недопустимых длительных перегрузок.

Режимы работы предохранителя

Работа предохранителя протекает в двух резко различающихся режимах: в нормальных условиях; в условиях перегрузок и коротких замыканий.

Первый этап — работа в штатном режиме сети. В нормальных условиях нагрев плавкого элемента имеет характер установившегося процесса, при котором все выделяемое в нем количество теплоты отдается в окружающую среду. При этом, кроме элемента, нагреваются до установившейся темпера­ туры и все другие детали предохранителя. Эта температура не должна превышать допустимых значений.

Силу тока, на которую рассчитан плавкий элемент для длительной рабо­ ты, называют номинальной силой тока плавкого элемента (1Ном)- Она может быть отлична от номинальной силы тока самого предохранителя. Обычно в один и тот же предохранитель можно вставлять плавкие элементы на раз­ личные номинальные значения силы тока.

Номинальная сила тока предохранителя, указанная на нем, равна наи­ большему значению тока плавкого элемента, предназначенного для данной конструкции предохранителя. При номинальной силе тока избыточное ко­ личество теплоты вследствие теплопроводности материала элемента успева­ ет распространиться к более широким частям, и весь элемент практически нагревается до одной температуры.

Второй этап — возрастание силы тока в сети. Чтобы значительно сокра­ тить время плавления вставки при возрастании силы тока, элемент выпол­няют в виде пластинки с вырезами, уменьшающими ее сечение на отдель­ ных участках. На этих суженных участках выделяется большее количество теплоты, чем на широких.

При коротком замыкании нагревание суженных участков происходит на­столько интенсивно, что отводом количества теплоты практически можно пренебречь Плавкий элемент расплавляется («перегорает») одновременно во всех или в нескольких суженных местах, причем сила тока в цепи при коротком замыкании не успевает достичь установившегося значения.

В момент расплавления элемента в месте разрыва цепи возникает электри­ ческая дуга. Гашение дуги в современных предохранителях происходит в ограни­ ченном объеме патрона предохранителя. При этом плавкие предохранители делают такими, чтобы жидкий металл не мог повредить окружающие предметы.

Общее устройство и конструкция

В общем случае современный предохрани­ тель состоит из двух основных частей: фарфо­ рового основания с металлической резьбой; сменной плавкой вставки (рис. 21.1).

Плавкая вставка такого предохранителя рас­считана на номинальные токи 10, 16, 20 А. По своей конструкции предохранители могут быть резьбового типа (пробочные) или трубчатые. На рис. 21.2 представлен предохранитель ППТ-10 с плавкой вставкой ВТФ (вставка трубчатая фар­форовая) на 6 или 10 А для установок до 250 В. Основание пластмассовое, крепится к несущей конструкции винтом. Внутри трубки (ВТФ) на­ ходится сухой кварцевый песок. Трубка уста­ навливается в отверстие крышки предохраните­ ля. К основным параметрам предохранителей относятся: номинальный ток; номинальное на­ пряжение;        предельно отключаемый ток.

Принцип действия

Плавкая вставка при протекании по ней тока нагревается. Во время протекания через нее боль­ шого тока за счет перегрузки или короткого за­ мыкания она перегорает. Время перегораний пре­ дохранителей зависит от силы тока, проходящего через нить. Так, при коротком замыкании, пре дохранители перегорают достаточно быстро, и в этом наиболее опасном случае служат простой, дешевой и надежной защитой. Чтобы при перегора­нии плавкой вставки в предохранителе не проявилось опасное явление элек­ трической дуги, вставка помещается в фарфоровую трубку.

   Пример. Введем в цепь на рис. 21.3 предохраняющий участок длиной 30 мм из медной проволочки диаметром 0,2 мм. Площадь ее поперечного сечения; S = π • r 2 = π /4 • d 2 = 3,14 • 0,22: 4 = 0,0031 мм2.

Сопротивление предохраняющего участка составляет 0,029 Ом. Затем мысленно выделим участок такой же длины, сопротивление рабочего алюминиевого провода сече­ нием 2,5 мм2 такой же длины равно 0,00063 Ом. Так как при равных условиях количество теплоты пропорционально сопротивлению, в проволочке предохранителя вы­ делится в 0,029 : 0,00063 = 46 раз больше теплоты.

Выводы. При длительно допустимом для данного провода токе, он нагревается умерен­ но, а температура проволочки значительно выше, но она при этом не перегорает. При коротком замыкании проволочка настолько быстро нагревается, что перегорает. За это время рабочий провод не успевает нагреться до температуры, опасной для его изоляции.

Важнейшая характеристика предохраните­ ля — зависимость времени перегорания плав­кого элемента от силы тока — времятоковая характеристика представлена на рис. 21.4.

Достоинства плавких предохранителей

1. Время перегорания предохранителей зави­ сит от силы тока, проходящего через нить. Так, при коротком замыкании, когда ток очень велик, предохранители перегорают достаточно быстро, и в этом наиболее опасном случае служат простой, дешевой и надежной зашитой.

2. В большинстве плавках предохранителей предусмотрена возможность безопасной заме­ ны плавкой вставки под напряжением.

1. Если ток в цепи незначительно превышает допустимый, плавкие предохранители плохо выполняют защитную роль.

  Примеры. При перегрузках до 30% срок службы проводки заметно сокращается, а предохранители не перегорают. При больших величинах перегрузок (до 50...70%) время перегорания предохранителей составляет от минуты до десятков минут. За это время изоляция перегруженных проводов успевает сильно перегреться.

2. Другим недостатком предохранителей является их повреждаемость.После перегорания пробку нужно заменять новой (перезаряжать). Для про­ стоты восстановления в конструкции плавких предохранителей применяют­ ся сменные калиброванные плавкие вставки.

www.megadomoz.ru

4. Предохранители | 11. Физика проводников и диэлектриков | Часть1

4. Предохранители

Предохранители

Превышение допустимой токовой нагрузки в проводах электрических схем исключается на этапе их проектирования. Однако, существуют устройства, в которых это превышение является ожидаемым. В таких случаях необходимо использовать предохранители.

Предохранитель представляет собой короткий отрезок провода, который разрушается (плавится) под действием тока, превышающего определенное значение. Предохранители всегда включаются последовательно с компонентами, которые необходимо защитить от перегрузки по току. При их перегорании разрывается вся схема, останавливая ток через компоненты. Если предохранитель поставить в одну из ветвей параллельной цепи, то он не будет влиять на ток в других ветвях.

Тонкий проводок предохранителя заключается в безопасную оболочку, которая сводит к минимуму опасность взрыва при серьезных перегрузках по току. Небольшие автомобильные предохранители имеют прозрачную оболочку, через которую можно визуально осмотреть плавкий элемент. Для защиты бытовой электропроводки обычно используются резьбовые предохранители с керамическим корпусом и узкой полоской металлической фольги в качестве плавкого элемента. Два этих типа предохранителей показаны ниже:

 

 

Стеклянные предохранители пользуются большой популярностью в автомобилях и в бытовой аппаратуре. Поскольку основным предназначением предохранителей является защита электрической цепи путем их перегорания, они должны легко заменяться на новые. Это означает, что предохранители нужно закреплять на схеме не при помощи пайки, а при помощи специальных держателей. На следующей фотографии показан один из видов таких держателей:

 

 

Здесь предохранители зажимаются металлическими клипсами, которые подключаются к схеме обычными проводами. Основание держателей предохранителей (или блока предохранителей) изготавливается из диэлектрического материала.

На панелях управления оборудованием, где существует необходимость исключения контакта человека с высоким напряжением, используются держатели предохранителей закрытого типа:

 

 

В наше время, для защиты сильноточных цепей от сверхтоков, очень часто используются автоматические выключатели. При возникновении перегрузки по току, такие выключатели автоматически отключают цепь от источника питания. Небольшие выключатели в основном имеют тепловой принцип действия. При перегрузках в защищаемой цепи протекающий ток нагревает биметаллическую пластину. При нагреве пластина изгибается и толкает рычаг, воздействующий на механизм свободного расцепления. Большие выключатели приводятся в действие силой магнитного поля. При коротком замыкании в защищаемой цепи ток, протекающий через электромагнитную катушку автоматического выключателя, многократно возрастает, соответственно возрастает магнитное поле, которое перемещает сердечник, переключающий рычаг свободного расцепления.

Автоматические выключатели, в отличии от предохранителей, не выходят из строя в результате воздействий перегрузок по току. Они просто выключаются, и могут быть включены повторно. Ниже представлена фотография небольшого автоматического выключателя:

 

 

Внешне он выглядит как обыкновенный выключатель, и может использоваться как таковой. Однако истинное его назначение заключается в защите электрических цепей от сверхтоков.

На принципиальных схемах предохранитель обозначается следующим образом:

 

 

Предохранители характеризуются номинальным током плавкой вставки (в амперах). Несмотря на то, что принцип их работы заключается в самогенерации высокой температуры под воздействием чрезмерного тока за счет собственного электрического сопротивления, предохранители проектируются таким образом, чтобы не вносить сколько-нибудь значимого сопротивления в защищаемую цепь. Достигается это путем использования максимально короткого отрезка провода (плавкой вставки). К счастью, максимальная токовая нагрузка предохранителя (как и допустимая токовая нагрузка обычного провода) не связана с длиной используемого в качестве плавкой вставки провода.

Однако слишком короткими плавкие вставки делать не стоит, так как небольшой воздушный зазор между расплавленными концами провода (при перегорании предохранителя) может способствовать прохождению между ними электрической искры и повторному запитыванию схемы:

 

 

 

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что предохранители оцениваются с точки зрения номинального напряжения и номинального тока, при котором они перегорают.

Некоторые большие предохранители, применяемые в промышленности, в целях сокращения расходов используют сменные плавкие вставки. Корпуса таких предохранителей непрозрачны, в них вставляются многоразовые картриджи, защищающие плавкую вставку (тонкий проводок) от внешних воздействий.

Еще одним немаловажным фактором для предохранителей является время их срабатывания. Различные устройства по-разному реагируют на превышение тока. Для некоторых фатальным может быть воздействие кратковременного импульса тока с большой амплитудой, для других - незначительное превышение номинального тока, но на большой интервал времени. Поэтому выпускаются предохранители с различными временными параметрами: быстрые, сверхбыстрые и предохранители с задержкой времени срабатывания.

Быстрые и сверхбыстрые предохранители используются для защиты устройств от кратковременных скачков с большой амплитудой в цепях, где отсутствуют скачки при включении или пульсирующие токи (отсутствуют переходные процессы). Сверхбыстрые предохранители применяются для защиты электрических устройств на полупроводниковых элементах.

Предохранители с задержкой времени срабатывания используются в цепях с емкостной и индуктивной нагрузкой, где присутствуют переходные электрические процессы при включении и выключении, броски и импульсы тока (различные электродвигатели, лампы накаливания, трансформаторы и пр.).

В заземленных схемах предохранители всегда должны размещаться на "фазовом" проводе. Это делается для того, чтобы полностью обесточить нагрузку при перегорании предохранителя. Разницу между размещением предохранителя на "фазовом" и "общем" проводе вы можете увидеть на следующем рисунке:

 

 

 

В обоих случаях сгоревший предохранитель обесточил нагрузку, но на нижней схеме он не в состоянии прервать потенциально опасное напряжение между любым выводом нагрузки и землей, на которой может стоять человек. Первая схема гораздо безопаснее второй.

Запомните, предохранители  защищают только схему от перегрузок по току, и никаким образом не защищают человека от поражения электрическим током.

www.radiomexanik.spb.ru

Перегорел предохранитель: причины и способы устранения

Электрическая часть автомобиля включает в себя предохранители, которые призваны беречь электрическую цепь в случае каких-либо поломок. Как они выглядят? Блок предохранителя видел каждый водитель, и большинство автовладельцев периодически сталкивались с необходимостью замены этих элементов. Но нередко встречаются и другие ситуации, когда не просто перегорел предохранитель, а такая беда происходит регулярно. Это не есть хорошо. Попробуем разобраться в причинах и узнаем, как можно исправить ситуацию.

Основные причины выхода предохранителей из строя

Среди базовых причин можно выделить несколько. Некоторые из них очень серьезны, другие вполне просты и банальны. Например, типичная ситуация, когда выходит из строя предохранитель, установленный в цепи габаритных огней. Стоит только водителю включить эти огни, как они тут же гаснут. А причина в данном случае совершенно простая и нелепая – перегорел предохранитель. Это случилось потому, что он имел меньшую мощность. Попробуем выделить основные причины, по которым данные элементы выходят из строя и портят жизнь автовладельцам.

Плохое соединение

Когда предохранительный элемент электрической цепи автомобиля плохо соединен с колодкой, если контакты элемента недостаточно фиксируются, то существует большой шанс того, что пластиковые детали предохранителя оплавятся. Такой элемент обязательно выйдет из строя. Для того чтобы решить данную проблему, специалисты рекомендуют приобретать изделие от другой компании, которая более известна как производитель компонентов для автомобильной электрики.

Но замена элемента на более лучший и дорогой не всегда позволяет решить проблему. Из-за окисленных обгоревших контактов могут возникать искры. Это и способствует выходу предохранителя из строя. И неважно, какого качества установленный элемент, какая у него мощность. Иногда нужно вначале очистить контакты и улучшить соединение, а затем устанавливать новый предохранитель.

Износ

Многие думают, что плавкие предохранительные элементы перегорают мгновенно и сразу. Это популярное заблуждение – на самом деле все немного не так. В критической ситуации, когда действительно в бортовой сети имеется повышенное напряжение, деталь перегорит тут же. Однако когда в электрической сети все параметры находятся в пределах нормы или же превышают норму лишь немного, плавкая часть предохранителя может перегорать понемногу. Сечение уменьшается каждый раз даже при незначительных перегрузках. В один прекрасный момент деталь полностью разрушится. Вот почему перегорает предохранитель – не обязательно полностью разбирать всю машину. Причины могут быть совсем простыми.

Неправильный выбор

И это тоже простая причина, но она тоже приводит к неприятным ситуациям. Нередко продавцы в магазинах недостаточно хорошо знают, что они продают. Также далеко не каждый автовладелец знает законы, по которым работают электрические схемы. Нередко встречается ситуация, когда предохранитель неправильно подбирается по току в сети. В итоге он не может выдерживать нагрузку в той цепи, в которую его включили. Стоит подать ток, и предохранитель перегорел.

Скачки напряжения

В бортовой сети автомобилей, в которых работают предохранительные элементы, могут случаться скачки напряжения. По причине этих скачков предохранители тоже могут выходить из строя. Это можно наблюдать, когда блокируется электродвигатель, от которого зависят элементы электрической бортовой сети.

Нарушение схемы

Если перегорел предохранитель, стоит поискать ошибки и нарушения в подаче тока на цепь. Когда электричество идет по меньшей цепи, чем это предусмотрел производитель, то падает сопротивление. Так, через элемент будет проходить больший ток, а не тот, на который он рассчитан. Большая часть автомобильной электрики не рассчитана на высокие нагрузки. Поэтому там и применяются предохранители, которые в случае критических ситуаций спасут электронные устройства.

Короткие замыкания

Это одна из серьезных причин. Если будут как-либо соприкасаться оголенные провода, имеющие противоположные полярности, то возникает короткое замыкание. По этой причине часто перегорает предохранитель печки. И он будет гореть до тех пор, пока владелец не заменит или не заизолирует поврежденные провода.Короткие замыкания могут случиться в любом участке электрической системы автомобиля. Многие жалуются, что выходит из строя предохранитель, который защищает прикуриватель. Первым делом не стоит разбирать разъем, вынимать его и идти за новым. Все может быть гораздо проще.

Если перегорел предохранитель прикуривателя, то дело может быть в большой мощности устройства, которое в этот прикуриватель подключено. Также дело может быть в качестве контактов. Зачастую, адаптеры китайские, а качество контактов в них очень низкое. Рекомендуются перед применением радикальных мер вначале тщательно осмотреть конструкцию прикуривателя и найти слабое место. Обычно такие места есть – в них легко может случиться короткое замыкание. Нужно тщательно осмотреть контакты и по возможности как-нибудь заизолировать их. Обычно после того, как слабое место будет найдено и причина КЗ решена, то больше не перегорает предохранитель прикуривателя.

Диагностика

Стоимость предохранителей очень доступная. Большинство людей возят их с собой – в багажнике имеется целый набор. Их без труда при необходимости можно установить в блок. Ситуация, когда предохранитель выходит из строя – вполне нормальная, так как даже самая надежная цепь не защищена от скачков напряжения и тока. Если же эти перегорания случаются очень часто, тогда нужна тщательная диагностика.

Если какой-либо из предохранителей горит сразу же, как его установили в цепь, то первым делом следует выяснить, какое устройство приводит к этому. Для этого стоит заглянуть в техническую документации по автомобилю, чтобы выяснить там, какие устройства находятся в цепи с данным предохранителем. Затем включают все потребители, которые находятся во взаимодействии с данным элементом.Далее берут отвертку с хорошо изолированной ручкой и ее металлической частью касаются клемм, в которые установлен элемент. Если есть искра, тогда неисправность в цепи. Отключают одни из электроприборов и снова касаются клеммы. Когда искра проскакивать не будет, то станет ясно, почему перегорел предохранитель. Виновато последнее отключенное устройство.

Если проблема случилась прямо в процессе движения, а запасного предохранителя нет, то все равно ситуацию можно решить при помощи подручных средств. Вместо предохранительного элемента можно воспользоваться куском фольги от пачки сигарет. Это фольга на основе бумаги. Она тонкая настолько, что в случае короткого замыкания перегорит так же, как перегорает предохранитель ВАЗа. Это позволит не только наладить работу бортовой сети, но также и защитит цепь от перегрузок. Некоторые используют проволоку, но она не дает такой защиты. Монеты, канцелярские скрепки, а также другие вставки из металла в случае критической ситуации останутся целыми. А вот устройство, которое защищается предохранителем, выйдет из строя. Есть и второй вариант, но он потребует минимального знания электрики авто. Так, если сгорел какой-либо важный предохранитель, можно взять защитный элемент прикуривателя и установить вместо сгоревшего.

Как купить качественный предохранитель?

Данные элементы для автомобилей стоят гораздо ниже, чем то электрооборудование, которое они должны защищать. Поэтому специалисты не рекомендуют экономить на их приобретении. Лучше не отдавать предпочтение недорогим сомнительным моделям. Приобретать нужно только те изделия, где идеально соблюдены все параметры. Так как не имеется возможностей, чтобы проверить каждый из элементов от неизвестных брендов, приобретая подобный товар лучше обращать внимание на продукцию компаний, которые их выпускают. Среди самых известных производителей. Отзывы отмечают "Бош", "Хелла", "Вайб" и "Саунд Квест". Покупая продукты от неизвестной компании, следует вначале проверить их, а уже затем устанавливать на машину. Проверить можно просто – новый элемент подключают к аккумулятору. Если он сгорел сразу, то изделие качественное. Если же при КЗ изделие не сгорает, а плавится, то лучше не ставить его на машину – он не сможет защитить электроприборы в случае повышенного тока.

Как заменить?

Поменять сгоревший элемент достаточно просто. Для этого не нужно иметь специализированных инструментов и знаний. Для начала нужно найти расположение данного элемента. Где он может находиться? А расположены предохранители в разных местах. В одних автомобилях они под капотом, в других - в районе передней торпеды. Скрыты они под крышкой. После ее открытия, можно достать сгоревший элемент двумя пальцами и таким же образом установить новый.

Заключение

Это все основные причины. Перегорает предохранитель – значит, нужно искать неполадку. Она может быть как простой и банальной, так и сложной, и отыскать ее будет нелегко. Лучше всего иметь в запасе новые защитные элементы. Тогда не придется икать фольгу, обертки от конфет или скрепки. Можно заметить предохранитель и ехать дальше.

fb.ru

§94. Основы работы плавких предохранителей

Плавкие предохранители широко применяют в электротехнических установках для защиты электрооборудования от токов перегрузки и коротких замыканий. Это аппараты однократного действия, требующие замены плавкого элемента после каждого срабатывания. При токах, несущественно превышающих номинальное значение, нагрев вставки имеет установившийся характер, при котором все выделяемое в ней тепло отдается в окружающую среду. При этом, кроме вставки, приблизительно до этой же температуры нагреваются все элементы предохранителя. Температура нагрева при этом такова, что плавкая вставка не расплавляется.

В аварийном режиме при быстром и значительном увеличении тока, проходящего через плавкий элемент, последний плавится, разрывая электрическую цепь.

Плавление вставки и разрыв тока должны произойти за возможно более короткое время и при небольших кратностях аварийного тока относительно номинального значения. Резкое сокращение времени плавления достигается применением специальной формы плавкой вставки либо использованием металлургического эффекта.

Плавкую вставку выполняют в виде пластины с вырезами, уменьшающими площадь ее сечения (рис. 319) на отдельных участках. На этих суженных перешейках выделяется больше тепла, чем на широких частях, из-за повышения сопротивления. В нормальном режиме работы избыточное тепло вследствие теплопроводности материала вставки успевает распространиться к более широким частям и вся вставка имеет практически одну температуру. При перегрузках нагрев суженных участков идет быстрее и тепло не успевает отводиться к широким участкам. В результате температура перешейков быстро достигает значения температуры плавления, что приводит к разрыву цепи.

Быстродействующие плавкие предохранители имеют несколько перешейков, чередующихся с широкими частями, а вставка состоит из нескольких лент фольги, включенных параллельно. При коротких замыканиях нагрев перешейков происходит настолько интенсивно, что практически отводом тепла от них можно пренебречь, и одновременно перегорают все или несколько перешейков.

Рис. 319. Формы плавких вставок

Рис. 320. Время-токовая характеристика плавкого предохранителя (а) и кривая изменения тока при отключении аварийного тока плавким предохранителем (б)

Металлургический эффект заключается в том, что многие легкоплавкие металлы (олово, свинец и др.) способны в расплавленном состоянии растворять некоторые тугоплавкие металлы (медь, серебро и др.). Указанное явление используется в предохранителях на небольшие токи со вставками из ряда параллельных проволок, на которые напаяны небольшие оловянные шарики. При токах перегрузки, когда температура проволок вставки достигает температуры плавления олова, шарик расплавляется и растворяет часть металла, на который он напаян. Вставка перегорает в этом месте, причем температура всей вставки оказывается намного ниже температуры плавления металла, из которого она выполнена. В нормальном режиме шарик практически не влияет на температуру нагрева вставки. Такой способ применяют при тонких проводниках вставки и малых диаметрах шариков.

При возрастании диаметра вставки влияние металлургического эффекта резко снижается.

Работа предохранителя характеризуется его время-токовой характеристикой и уровнем ограничения тока iогр.

Время-токовая характеристика (рис. 320,а) показывает, за какое время отключит ток плавкий предохранитель при данной кратности проходящего через него тока по отношению к номинальному значению, т. е. характеризует его быстродействие в определенных условиях. Так, при номинальных значениях тока (I/Iном = 1) предохранитель не срабатывает, а при больших кратностях тока К/Kном отключает цепь за малое время tоткл.

Действие плавкого предохранителя поясняется рис. 320,б. Ток в защищаемой цепи ограничивается значительно меньшим значением ioгр, чем без предохранителя (показано на рисунке штриховой линией).

Отключение аварийного тока плавким предохранителем характеризуется двумя зонами: плавления и гашения дуги. Зона плавления представляет собой отрезок времени от начала нарастания аварийного тока до образования электрической дуги (интервал времени 0 — tдг). Образование электрической дуги определяет начало ограничения аварийного тока.

По мере горения электрической дуги и увеличения напряжения на ней аварийный ток ограничивается, а затем и снижается до нуля. Время горения дуги зависит от параметров аварийного контура таких, как напряжение, ток, cos ?, а также от конструкции предохранителя.

Предохранители выбирают в зависимости от напряжения установки, где они должны эксплуатироваться. Номинальный ток плавкой вставки выбирают по наибольшему току нагрузки с учетом перегрузок, которые допускает предохранитель без плавления.

electrono.ru

---

• 
  Номер телефона электриков
• 
  C что это в физике
• 
  Зависимость частоты от мощности
• 
  Синхронный двигатель с постоянными магнитами
• 
  Солнечный аккумулятор для зарядки мобильных устройств
• 
  Предохранитель пробивной
• 
  Автоматический выключатель как выбрать
• 
  Как подключить правильно автоматический выключатель
• 
  Как делают газ сжиженный газ
• 
  Аккумулятор утилизация
• 
  Умная зарядка