Принцип действия и устройство предохранителя

Проверенным за многие десятилетия и самым лучшим методом защиты электрических сетей и различных устройств от чрезмерных токовых номиналов считается защита с помощью предохранителей, установленных на входе питающих схем. Конструкция и принцип работы предохранителя безумно прост и практически гарантирует 100% срабатывания. Но надо осознавать, что это не панацея от всех возможных проблем, в электробезопасности, как человека, так и устройств электроники. Конечно, у этого метода защиты имеются свои плюсы и минусы. В этой теме давайте более подробно изучим устройство и назначение предохранителя.

Плавкий предохранитель – это классика электротехники с точки зрения защиты питающих сетей от короткого замыкания и перегрузок. Хотя в настоящее время его во многих направления использования заменил защитный автоматический выключатель, есть огромное количество примеров, где он является незаменимым защитным звеном в электрической цепи, например плавкие вставки в бортовой сети автомобиля, устройствах бытовой техники, в промышленных электроустановках и т.п.

В электротехнике предохранителем принято называть устройство защиты от возможных токовых перегрузок, имеющее одноразовый элемент, называемый плавкой вставкой, разрывающий электрическую цепь за счёт расплавления нити проводника в случае превышении номинального тока предохранителя.

В основе принципа срабатывания защиты лежит физическое свойство перегорания легкоплавкого проводника, что включен в схему последовательно защищаемой схемы, и является слабейшим элементом схемы в случае резкого повышения токовых значений в цепи. Как мы знаем, при направленном движении тока в проводнике, начинает выделяется некоторое количества тепла. При небольших номиналах тока и больших габаритов проводника тепло быстро уходит в окружающую среду, а вот при больших токовых значения начинает возрастать температура, что приведет к плавлению проводника, с переходом в жидкое состояние.

Допустим, в схеме случилось короткое замыкание. При этом, мгновенно возрасла сила тока. Поток элементарных заряженных частиц разогрел тонкую плавкую вставку предохранителя, что приведет к расплавлению проводника. Следовательно, электрическая цепь порвется, и движение тока остановится. Предохранители главный недостаток — защита сработает в тот момент, когда расплавится плавкая нить, а за это время в конструкции электронного устройства может возникнуть масса проблем и неисправностей.

устройство предохранителя - видео

Другим важным пунктом, недостатков использования защитных предохранителей тока, является то, что при их выходе из строя возникает потребность в замене на новый, а на практике очень часто получается, что не всегда удается найти запасной рабочий предохранитель. Приходится ставить коротыш или защитное устройство большего номинала, что категорически не правильно. Кроме того не возможно защититься от случая, если фаза попадает на корпус устройства, а заземление не подключено или вообще отсутствует.

Наиболее лучшим местом и вариантом установки электрического или электронного предохранителя тока является грубая, крайняя мера разрыва схемы при заранее рассчитанных значения тока. Предохранительное устройство обязано быть смонтировано в самом начале электрической цепи. Ток срабатывания должен быть чуть выше, чем у наиболее чувствительных защитных устройств (автоматические выключатели, УЗО и т.п). В случае появления аварийного режима работы той или иной цепи, в первую очередь, должен сработать автомат или УЗО, отключающий питание. И только если по он не сработал, а сила тока продолжает расти до критического значения, то тут должно сработать устройство защиты, который со 100% вероятностью перегорит и разорвет электрическую схему.

Устройство термо предохранителя

Термопредохранители используют с целью защиты дорогостоящих электронных компонентов и электрооборудования, такого как электродвигатели, трансформаторы, усилители, блоки питания, сварочные инверторы от повреждения при перегреве выше допустимой температуры. Рассмотрим их устройство и принцип действия

Основные параметры предохранителей и условия эксплуатации этих устройств

U_n – номинальное рабочее напряжение;
I_вс – номинальный ток предохранителя, превышая номинальное значение которого он перегорит;
I_п – номинальный ток предохранителя.

Предохранители должны соответствовать своим номинальным токам срабатывания. То есть, в любом электронном устройстве можно использовать только свой индивидуальный номинал, не меньше, а тем более не больший.

Температура нагрева предохранителя не должна быть более допустимых значений во время длительной эксплуатации устройства. Поэтому, I_вс и I_п должны быть как минимум равны а лучше, чтоб их устройство обеспечивало на один порядок больше номинального тока нагрузки в защищаемой электрической сети. Но при этом старайтесь не забывать, что цепь не должна обрываться при пусковых кратковременных перегрузках подключаемого электрооборудования.

Например, во время старта асинхронного электродвигателя с КЗ ротором необходим ток, превышающий в семь раз номинальный, который снижается с разгоном ротора до своих рабочих оборотов.

Электронные предохранители самодельные варианты изготовления

Конструкция и устройство предохранителей является простым и эффективным способом защиты различной бытовой и медицинской техники от перегрузок по току. Электронные предохранители являются экономичными, простыми и надежными и кроме того имеют маленькие габариты и чаще всего их изготавливают на основе полевых транзисторов.

Ремонт предохранителей восстановление плавкой вставки

Основание устройства предохранителя изготовлено в виде корпуса, для фиксации плавкой вставки и крепления на тот или иной щиток. На корпусе сделаны электрические контакты в виде клемм для подключения внешних проводников. Эти контакты предохранительного устройства следуют через всю плавкую вставку, которая отделяется от корпуса в случае необходимости при ремонте.

Первым делом проверяем, что перегорел именно предохранитель, и требуется его ремонт или замена. Так как не редко бывают случае что контакты корпуса предохранителя окисляются, ржавеют, или просто отломились. При необходимости раскрутите, почистите, переподключите предохранитель. Заработало, хорошо, нет, проверяйте вставку. Мультиметром прозвоните на наличие проводимости. Если сопротивление есть и оно стремится к нулю, то все отлично, предохранитель рабочий. А если же она не «звонится», то перегоревшую часть проводника следует заменить.

Ремонт предохранителя, а именно замена токопроводящей плавящийся проволоки осуществляется следующим образом. Полностью разбираем вставку. Она обычно состоит из: диэлектрика (фарфор, стекло, пластмассой) баллон, контактные проводники, тонкая легкоплавкая нить, иногда полость внутри баллона засыпается сыпучим не проводящим ток материалом (например песок). Основная задача при ремонте в полость баллона поместить новую нить. Ею будет служить тонкая медная проволока. Для обычной бытовой техники будет достаточно сечения этой проволоки 0.1-0.2 мм. Для КЗ ее вполне хватит, что бы она сгорела и оборвала цепь.

Просунули медную нить, аккуратно зажали и припаяли к боковым контактным проводникам, поставили обратно в корпус. Учтите, это крайний метод для восстановления работоспособности техники. При первой возможности следует найти и заменить эту самодельщину на новый плавкий предохранитель. При полном коротком замыкании медная нить нашей вставки перегорит, а вот при незначительном превышении данный восстановленный предохранитель почти бесполезен.

Автоматический предохранитель принцип работы и устройство

Внутренний мир автоматического предохранительного устройства довольно прост. Принцип действия и его устройство строится на нагреве биметаллической пластины, которая с ростом температуры изменяет свою форму, тем самым запуская механизм срабатывания автомата. Силовая цепь следует через обмотку внутри предохранителя. Она намотана вокруг биметаллической пластины. При номинальных значениях силы тока в сети температура не действует на пластину, а вот в случае перегрузки чрезмерного тока оказывается достаточным для срабатывания данного механизма защиты, что разрывает контакты внутри автоматического предохранителя и обесточивает схему.

Если говорить о надежности, то у классических плавких предохранительных устройств она точно выше. Хотя они и не так удобны в процессе эксплуатации. У плавких предохранителей, учитывая их принцип работы не может быть отказ, а вот у автомата могут залипнуть контакты, или произойдет заедание механизма срабатывания, к тому же при длительном использование возможен износ биметаллической пластины, что мешаетсрабатыванию защиты по току. Выкрутится из этой ситуации можно поставив последовательно оба варианта предохранителя. Плавкий на более высокий номинал перегорания, и автоматический — на более низкое значение срабатывания. Таким образом, при стандартных перегрузках сработает автомат, а если он залипнит на помощь придет плавкая вставка.

В зависимости от внутреннего строения автоматы защиты делятся на различные типы и классы. Первые автоматические предохранители гораздо лучше справляются с токами перегрузки, вторые более надежные при КЗ. Причем, в зависимости от надежности они делятся на качество срабатывания. Так, для домашнего использования не особо пригодятся высокоточные и сверх быстро срабатывающие. А вот в промышленных системах, устанавливаются очень надежные и быстро срабатывающие автоматы.