Как работает предохранитель: как работают и где применяются, достоинства и недостатки приборов

как работают и где применяются, достоинства и недостатки приборов

Предохранитель — защитный элемент, который помогает предотвратить развитие какой-либо аварии. Вариантов этого прибора существует несколько: электромеханические, электронные, самовосстанавливающиеся и плавкие. Последние являются одним из самых распространенных вариантов. Чтобы понять, для чего применяются плавкие предохранители, необходимо изучить их свойства и особенности использования.

• Общие характеристики
• Разновидности приборов
• Преимущества и недостатки

Общие характеристики

Плавкий предохранитель — это одноразовый компонент, который защищает источник тока от излишней нагрузки, являясь самым слабым звеном в сети. Элементы такого типа используются почти во всех электросетях.

Чтобы понять, как работает плавкий предохранитель, следует изучить его строение и функции.

Этот небольшой прибор состоит из отрезка проволоки, который рассчитан на прохождение тока не выше определенного значения.

Если сила тока увеличивается, то специальная плавкая вставка начинает расплавляться или даже испаряется. Таким образом, происходит разрыв в электрической цепи.

Плавкие компоненты — это надежный и дешевый способ защитить свою технику. Конструкция такого защитного элемента включает в себя корпус — базовую деталь, которая обеспечивает подключение предохранителя к электрической цепи. Изготавливается обычно из специальных сортов керамики или стекла. Основа предохранителя — особая плавкая вставка, токопроводящий элемент, который состоит из сплава таких металлов, как цинк, медь, свинец и железо.

Помимо плавкого участка, на корпусе также расположено устройство для управления расплавляющимся элементом, датчик срабатывания, небольшая табличка с указанием модели и типа. Кроме всего прочего, корпус имеет функцию камеры гашения электрической дуги.

Любой предохранительный элемент обладает специальной маркировкой

, которая указывает:

1. Степень или интервал защиты. Например, а — защита от короткого замыкания, g — защита от перегрузки.
2. Вид и устройства и основные сферы его применения. Например, G — универсальное устройство, B — для защиты горного оборудования, Tr — для трансформаторов и так далее.

Разновидности приборов

Плавкие предохранители с успехом используются в качестве защитной аппаратуры среди систем электроснабжения. Чаще всего их применяют в домах старого жилищного фонда, а также на производстве.

Главное преимущество этого прибора — низкая стоимость и простота в обслуживании. Классификаций очень много и единой системы не существует.

Но все же плавкие предохранительные элементы различаются:

1. По типу исполнения — разборные и неразборные.
2. По наполнению: наполненные и ненаполненные. Наиболее часто для наполнения используют кварцевый песок, так как он хорошо гасит дугу.
3. По рабочим характеристикам: полупроводниковые, низковольтные, на среднее или высокое напряжение. Полупроводниковые или быстродействующие имеют очень быстрое время срабатывания, поэтому очень популярны. Низковольтные модели используются для контроля цепей с напряжением до 1 кВ. Видами, рассчитанными на низкое напряжение, пользуются для защиты трансформаторов, двигателей и батарей от излишней нагрузки до 30 кВ. Что касается промышленных объектов, то там практикуется эксплуатация предохранителей, которые рассчитаны на высокое напряжение.
4. По виду: вилочные, пробковые, ножевые, кварцевые и т. д. Вид прибора определяется в основном сферой использования. Например, вилочные используют в автомобилях, пробковые — для приборов освещения и маломощных двигателей.

Преимущества и недостатки

Плавкие предохранители, как и все приборы, используемые в нашей жизни, имеют достоинства и недочеты. К положительным характеристикам этого маленького, но такого важного элемента, можно отнести:

1. Простую конструкцию, которая исключает поломку механизма.
2. Слабую скорость действия, поэтому плавкие вставки используют для избирательности.
3. Сохранение свойств после замены предохранителя, в то время как подгоревшие контакты автомата значительно изменяют характеристики защиты.
4. Отключение тока только в одной фазе — аварийной (если в асимметричной цепи имеется 3 фазы). В других фазах питание сохранится.

Что касается недостатков, то они тоже имеются. Например:

1. Одноразовое применение без возможности ремонта.
2. Конструкция предохранителя, позволяющая недобросовестным мастерам производить шунтирование, что повышает вероятность возгорания проводки.
3. Перекос фаз при значительных токах.
4. Возможность незаконной установки предохранителя на повышенное значение тока.

Несмотря на все изъяны данных элементов, плавкие предохранители — это незаменимая деталь многих приборов электрической сети. При правильном выборе элемент обеспечит защиту оборудования не только от короткого замыкания и повреждений, но и от возгорания и пожара.

Плавкие предохранители: устройство и характеристики

Электрические сети требуют надежной защиты от возможных перегрузок и коротких замыканий. Основную защитную роль в таких случаях играют различные предохранительные устройства. Среди всего разнообразия этих устройств, наиболее распространенными считаются плавкие предохранители, обладающие высокой степенью надежности, простотой в эксплуатации и сравнительно невысокой стоимостью.

Содержание

Для чего применяются плавкие предохранители

Несмотря на широкое использование автоматических защитных устройств, плавкие вставки сохраняют свою актуальность при защите электронной аппаратуры, автомобильных электросетей, промышленных электроустановок и систем энергоснабжения. Они до сих пор применяются в распределительных щитах многих жилых домов, благодаря надежной работе, небольшим размерам, стабильным характеристикам и возможности быстрой замены.

В случае соединения двух проводов, подключенных к источнику тока, наступит всем известный эффект короткого замыкания. Причиной может стать испорченная изоляция, неправильное подключение потребителей и т.д. При сравнительно небольшом сопротивлении проводов, в этот момент по ним будет протекать очень высокий ток. В результате перегрева проводов загорается изоляция, что может привести к пожару.

Избежать негативных последствий вполне возможно путем включения в электрическую цепь плавких предохранителей, известных также под наименованием пробок. В случае превышения током допустимой величины, проволочка внутри предохранителя сильно нагревается и быстро расплавляется, разрывая в этом месте электрическую цепь.

Конструкция предохранителей может быть трубчатой или пробочной. Трубочные элементы изготавливаются в закрытом фибровом корпусе, обладающим свойствами газогенерации. В случае повышения температуры внутри трубки создается высокое давление, вызывающее разрыв цепи. Пробочные предохранители имеют стандартную конструкцию, оборудованную проволокой, расплавляющейся под действием высокого электрического тока.

Существует еще одна разновидность так называемых самовосстанавливающихся предохранителей, изготовленных из полимерных материалов, изменяющих свою структуру при разных температурах. Существенный нагрев приводит к резкому изменению сопротивления в сторону увеличения, в результате чего цепь разрывается. Дальнейшее остывание вызывает уменьшение сопротивления, поэтому цепь вновь замыкается. В основном такие предохранители используются в сложных цифровых устройствах. В обычных силовых сетях они не применяются из-за высокой стоимости.

Иногда некоторые умельцы пытаются заменить сгоревший предохранитель, используя вместо него так называемые жучки, представляющие собой кусок толстого провода или тонких проволочек, скрученных в общий пучок. Такие самодельные устройства категорически запрещается использовать, поскольку ток при коротком замыкании будет недопустимо высоким. Сильный нагрев проводки вызовет ее повреждение, возгорание и пожар.

Устройство плавкого предохранителя

В состав входит корпус или патрон, обладающий электроизоляционными свойствами, и сама плавкая вставка. Ее концы соединяются с клеммами, которые последовательно включают предохранитель в электрическую цепь, совместно с защищаемым устройством или электрической линией. Материал плавкой вставки выбирается с таким расчетом, чтобы он мог расплавиться раньше, чем температурный показатель проводов выйдет на опасный уровень, либо потребитель в результате перегрузки выйдет из строя.

Исходя из конструктивных особенностей, плавкие предохранители могут быть патронными, пластинчатыми, пробочными и трубочными. Расчетная сила тока, которую способна выдержать плавкая вставка, указывается на корпусе устройства.

Довольно простая конструкция у низковольтных предохранителей. Под воздействием высокого тока плавкая вставка или токопроводящий элемент подвергается сильному нагреву, после чего при достижении определенной температуры плавится в дугогасящей среде и испаряется, разрывая защищаемую цепь. Именно так работает плавкий предохранитель в электрической цепи.

Для того чтобы горячие газы и жидкий металл не попадали в окружающую среду применяется керамический изолятор, он же корпус устройства, устойчивый к воздействию высоких температур и значительного внутреннего давления. Защитные крышки, расположенные по краям предохранителя, оборудованы специальными планками под унифицированные рукоятки, захватывающие плавкие вставки при замене негодных элементов. С помощью защитных крышек и керамического корпуса создается взрывонепроницаемая оболочка, ограничивающая коммутационную электрическую дугу.

Песок, заполняющий внутреннее пространство, ограничивает силу тока. Материал выбирается с определенными размерами кристаллов, после чего он уплотняется надлежащим образом. Как правило предохранители заполняются кварцевым кристаллическим песком, имеющим высокую химическую и минералогическую чистоту. Соединение плавкой вставки с основанием-держателем осуществляется механическим способом, при помощи контактных ножей. Для их изготовления используется медь или медные сплавы, покрытые оловом или серебром.

Характеристики плавких предохранителей

Основная характеристика заключается в прямой зависимости времени плавления от силы тока. Поэтому, то время, за которое плавкая вставка предохранителя перегорает, соответствует определенному току. Данный параметр больше известен, как времятоковая характеристика.

Кроме временного показателя существуют и другие характеристики, с помощью которых производится определение типов плавких предохранителей. Среди них, в первую очередь, следует отметить номинальный ток. Это наиболее допустимый ток нагрузки по условиям нагрева корпуса предохранителя в течение продолжительного времени. Выбирая устройство по этому показателю, должна учитываться нагрузка электрической цепи, а также условия работы предохранителя.

В некоторых случаях, номинальный ток может быть выше, чем ток в самой электрической цепи. Например, в пусковых устройствах электродвигателей, чтобы избежать перегорания предохранителя во время пуска. Следует учитывать, номинальный ток предохранителя должен соответствовать номинальному току заменяемого элемента.

В свою очередь, номинальный ток заменяемого элемента представляет собой максимально допустимый ток нагрузки в течение длительного времени, когда этот элемент установлен в держателе или в контактах. Кроме того, существуют номинальные токи основания и патрона предохранителя, которые нужно учитывать при выборе защитного устройства. Кроме того, используется такой показатель, как номинальное напряжение. Данный параметр представляет собой межполюсное напряжение, совпадающее с номинальным междуфазным напряжением защищаемых электрических сетей.

Для того, чтобы плавкие предохранители обеспечивали надежную защиту, значение данной величины должно быть больше или равно напряжению защищаемого объекта. Например, предохранитель с номинальным напряжением 400 вольт может использоваться для защиты цепей на 220 вольт, но ни в коем случае, не наоборот. Таким образом, эта величина характеризует возможность предохранителя своевременно разрывать электрическую цепь и гасить дугу.

Поэтому, при выборе предохранителя в качестве защитного средства, необходимо в обязательном порядке учитывать параметры, которые позволяют обеспечить надежную защиту объекта.

Виды плавких предохранителей

Для всех устройств этого типа существуют общая классификация в соответствии с их основными свойствами.

Плавкие вставки могут закрываться по-разному, в связи с этим отличаются и внешние эффекты, возникающие при отключении тока. Такие предохранители разделяются на следующие виды:

• Открытая плавкая вставка, в которой отсутствуют устройства для ограничения объема дуги, выброса расплавленных металлических частиц и пламени.
• Полузакрытый патрон с оболочкой, открытой с одной или двух сторон. Он создает определенную опасность для людей, находящихся поблизости.
• Закрытый патрон. Является наиболее надежным, поскольку у него отсутствуют все вышеперечисленные недостатки. Практически все современные предохранители выпускаются именно с закрытым патроном.

Гашение дуги может выполняться разными способами. В зависимости от этого предохранители бывают с наполнителем или без наполнителя. В первом случае применяются порошкообразные, волокнистые или зернистые компоненты, а во втором – за счет движения газов или высокого давления в патроне. Конструкции самих патронов разделяются на разборные и неразборные. Первый вариант предполагает замену расплавленной вставки, а во втором случае придется менять весь элемент. В некоторых случая неразборные патроны могут быть перезаряжены в специальных мастерских.

Предохранители могут быть заменены или не заменены будучи под напряжением. В первом случае замена может быть произведена прямо руками, не касаясь частей, находящихся под напряжением. Во втором случае устройство в обязательном порядке отключается от напряжения.

Маркировка плавких предохранителей

Каждый плавкий предохранитель на схеме обозначается определенной символикой. Стандартная маркировка состоит из двух буквенных символов. Первые буквы определяют защитный интервал: a – частичный (защита лишь от коротких замыканий) и g – полный (обеспечивается защита от коротких замыканий и перегрузок).

Вторая буква означает типы защищаемых устройств:

• G – защищает любое оборудование.
• F – защищаются только цепи с малым током.
• Tr – защита трансформаторов.
• М – электродвигатели и отключающие устройства.

Мультиметр: назначение, виды, обозначение, маркировка, что можно измерить мультиметром

Топ лучших мультиметров

Закон Ома для переменного тока

Как понять Закон Ома: простое объяснение для чайников с формулой и понятиями

Выбило пробки в квартире: причины срабатываний, что делать?

Что делать, если выбило пробки или автомат в квартире, как включить свет

Что происходит, когда перегорает предохранитель

В большинстве домов, построенных после 1965 года, а также в более старых домах, в которых были обновлены электрические сети, есть автоматические выключатели, которые контролируют электрические цепи в их домах.

Но в старых домах, которые не были обновлены, электрические цепи защищены и контролируются предохранителями, расположенными в центральном блоке предохранителей. Эти устройства выполняют ту же функцию, что и автоматические выключатели, для защиты от перегрузок и коротких замыканий, но вместо того, чтобы сбрасывать их, когда они «срабатывают», вы должны заменять предохранители, когда они перегорают («перегорают»).

Анатомия предохранителя

Два разных типа предохранителей управляют 120-вольтовыми и 240-вольтовыми цепями в старых электрических системах. Для цепей на 120 вольт предохранители представляют собой небольшие керамические ввинчиваемые устройства, которые вставляются в резьбовые гнезда на панели предохранителей, подобно тому, как лампочки ввинчиваются в патроны ламп. Внутри предохранителя находится металлическая лента, через которую проходит весь ток в цепи. Размер ленты соответствует калибру провода цепи, и если через ленту проходит слишком большой ток, она проплавляется или «прорывается», и цепь отключается.

На лицевой стороне предохранителя имеется небольшое стеклянное окошко, через которое можно увидеть металлическую ленту, а при перегорании предохранителя вы увидите расплавленную металлическую ленту или помутнение на стекле. Ввинчивающиеся предохранители обычно представляют собой предохранители на 15 или 20 ампер, а иногда и на 30 ампер.

Для цепей на 240 вольт, которые управляют основными цепями электроприборов, такими как кондиционер или электрическая плита, предохранители представляют собой небольшие картриджные устройства, которые помещаются между металлическими контактами, обычно встроенные в блок предохранителей, который можно вытащить из панели предохранителей, чтобы поменяй предохранители. Патронные предохранители обычно используются в цепях приборов на 240 вольт, которые потребляют 30, 40 или 50 ампер.

Размер предохранителей

Как и автоматические выключатели, предохранители имеют размер, соответствующий калибру проводов цепи. Это предотвращает потребление проводами цепи большей мощности, чем они могут выдержать. Таким образом, использование плавких предохранителей правильного размера является важнейшей функцией безопасности, которая может предотвратить возгорание из-за перегрузок цепи.

• Для электрических проводов сечением 14 и более допустим предохранитель на 15 А.
• Для проводов сечением 12 и более допустим 20-амперный предохранитель.
• Для проводов сечением 10 и более допустим предохранитель на 30 ампер.

Рассказывают о людях, которые заменили перегоревшие предохранители медной монетой, вставленной в гнездо предохранителя, — решение, которое восстанавливало питание в цепи, но также создавало непосредственную опасность возгорания, поскольку больше не было никаких ограничений на мощность. протянутые через провода цепи, отличные от самого провода, пока он не прогорит насквозь.

Предупреждение

Никогда не заменяйте перегоревший предохранитель на предохранитель с большей силой тока.

Предохранитель нового типа, называемый основанием Эдисона, имеет основание особой формы, которое предотвращает вставку предохранителя неправильного размера в гнездо. После установки оснований в гнезда для предохранителей в них можно установить только предохранители соответствующего размера. Если на вашей панели предохранителей нет оснований Edison, рекомендуется установить их.

Что происходит, когда перегорает предохранитель

Есть два условия, которые могут привести к перегоранию предохранителя. Во-первых, и чаще всего, когда слишком много источников света или подключаемых устройств получают питание от цепи, это может привести к перегрузке емкости предохранителя и вызвать расплавление металлической ленты внутри предохранителя. В результате все источники света, розетки и приборы, питаемые от сети, внезапно отключаются. При осмотре предохранителя вы, вероятно, заметите, что металлическая лента, расположенная за стеклянным окном, проплавлена ​​насквозь, или вы заметите туман или облачность в окне, свидетельствующие о внезапном расплавлении ленты. Немедленным решением здесь является замена предохранителя на предохранитель того же размера. Однако в долгосрочной перспективе вам нужно будет переместить некоторые подключаемые устройства в другие цепи, чтобы избежать еще одной перегрузки и еще одного перегоревшего предохранителя. Приборы, которые нагреваются (например, тостеры или утюги) или устройства с двигателями (например, пылесосы), особенно склонны к перегрузкам, поскольку их потребляемая мощность довольно велика, особенно при первом запуске.

Другая причина перегорания предохранителя возникает, когда горячий провод где-то в системе касается либо заземляющего пути, либо нейтрального провода. Это то, что известно как короткое замыкание , и обычно происходит из-за ослабленных проводных соединений, поврежденных проводов где-то вдоль цепи или внутренней проблемы с проводкой в ​​каком-либо устройстве, подключенном к цепи. Например, неправильно подключенная лампа может вызвать короткое замыкание и перегорание предохранителя, если она подключена к розетке. Или провода, проеденные грызунами в стенах, могут привести к тому, что горячий провод коснется пути заземления или нейтрального провода. Непосредственный симптом такой же, как и при перегрузке: металлическая лента внутри предохранителя перегорает, и все лампы и приборы в цепи гаснут. Но в случае короткого замыкания простая замена предохранителя, скорее всего, приведет к немедленному срабатыванию нового, если только короткое замыкание не устранено.

Диагностика места короткого замыкания может потребовать терпения. Поскольку в подключаемых к розетке лампах или приборах часто случаются короткие замыкания, начните с отключения каждой лампы и прибора, а затем замените перегоревший предохранитель. Если новый предохранитель держится, вероятно, проблема с проводкой была в одной из ламп или приборов, которые вы отключили от сети. Если нет, то проблема где-то в самой схеме подключения. Вы можете визуально осмотреть каждую розетку, настенный выключатель и светильник на наличие ослабленных соединений, но есть большая вероятность, что вам придется вызвать профессионального электрика, чтобы найти и устранить проблему.

Что такое электрический предохранитель и как он работает?

Содержание

Дома защищены электрическими предохранителями от сильного потока электронов и повышения температуры цепи. Они по-прежнему распространены в старых жилых домах и часто соответствуют строительным нормам. Вам интересно узнать больше об электрических предохранителях и о том, как они работают? Хорошо, продолжайте читать, и мы дадим вам все, что вам нужно понять об электрических предохранителях.

Что такое электрический предохранитель?

Блок предохранителей представляет собой небольшую металлическую коробку, которая служит центральным узлом электрической системы, разделяя поступающее напряжение на многочисленные цепи. Его иногда называют главным распределительным щитом, панелью выключателя или печатной платой, и он питает все электрические системы вашего дома и офиса.

Имеет патронные предохранители и ввинчиваемые предохранители в диапазоне от шести до двенадцати. Древние платы предохранителей имели суммарную мощность 60 ампер. Тем не менее, большинство современных бытовых электрических систем могут выдерживать в общей сложности 200 ампер.

Как работают предохранители?

В соответствии с Национальным электротехническим кодексом предохранитель считается устройством защиты от перегрузки по току (OCPD). Для эффективного функционирования одного предохранителя требуется плавкая часть или компонент, который может плавиться. Это стеклянный корпус предохранителя с запаянным внутри металлическим кольцом; он называется плавким элементом.

Элемент плавкого предохранителя нагревается и плавится, когда он поглощает больше энергии, чем может выдержать. Цепь разрывается, указывая на то, что она завершена и защищена. После этого предохранитель необходимо заменить новым.

Чем автоматический выключатель отличается от предохранителя?

Предохранитель A часто объединяется с автоматическим выключателем, поскольку его можно использовать в качестве OCPD. Однако это не одно и то же! Основное различие между автоматическим выключателем и предохранителем заключается в том, что автоматический выключатель можно использовать повторно, а предохранитель нельзя. Предохранители защищают ваш дом и оборудование от перегрузок. Дом защищен автоматическими выключателями от перегрузок и коротких замыканий.

Какие бывают типы предохранителей?

Надлежащий блок предохранителей защитит ваш дом от пожаров и других повреждений. В настоящее время доступно три типа предохранителей:

• Type-S (отбраковка)  Эти предохранители поставляются с предохранителем и адаптером, который можно вставить в розетку типа Edison.
• Предохранители с обозначением Type-T (Edison base) являются нормой практически для всех бытовых цепей напряжением от 120 до 125 вольт.
• Картриджные предохранители : Предохранители используются для управления питанием блока предохранителей и используются для цепей электроприборов на 240 вольт.

Как заменить предохранитель в блоке предохранителей?

Для замены предохранителя в блоке предохранителей вам понадобятся такие инструменты, как электрическое испытательное оборудование, мультиметр или тест на когерентность, налобный фонарь, сменный ввинчивающийся предохранитель и резервный патрон предохранителя.

Почему перегорают предохранители?

Предохранители могут перегорать по нескольким причинам, в том числе:

• Когда большой ток проходит по электрическому маршруту с низким сопротивлением , возникает короткое замыкание. Электрические кабели могут быть пробиты гвоздем или шурупом, что приведет к попаданию воды во входной разъем и, как следствие, к короткому замыканию. Они могут жечь металл, вызывать пожары в арках, повреждать изоляцию проводов и испарять проводники, поскольку они в тысячу раз сильнее среднего тока.
• Электрический предохранитель перегорает  из-за замыкания на землю, возникающего, когда заряженный горячий провод встречается с чем-то заземленным , например металлическая труба, блок питания, ваша ладонь, оголенный нулевой провод или розетка.
• Цепь может разомкнуться, и предохранитель может перегореть из-за электрической перегрузки, которая также в шесть раз превышает средний ток.  Когда к одной цепи подключено слишком много устройств, обычно возникают перегрузки.

Как определить, что предохранитель перегорел?

Вы можете определить, перегорела ли цепь, визуально или с помощью инструмента, известного как тестер непрерывности цепи или омметр.

Визуальная проверка позволит определить, поврежден ли предохранитель внутри блока предохранителей и чисто ли стекло на ввинчиваемых предохранителях. Из-за плавящегося ингредиента он может казаться коричневым, туманным или черным.

Прибор для тестирования: Вы можете измерять сопротивление с помощью таких инструментов, как омметры и тестеры непрерывности. Держите один измерительный провод прикрепленным к концу предохранителя, а другой к стороне с резьбой при проверке ввинчиваемого предохранителя. Чтобы определить, проходит ли ток дальше через предохранитель для такого патронного предохранителя, держите контрольные провода на противоположных концах предохранителя.

Электрический предохранитель CHINT

Разъединитель предохранителя RT28

Электрические характеристики разъединителя-предохранителя RT28 : 380/500 В переменного тока, до 125 А. Используется для защиты электрораспределительного оборудования от перегрузок и коротких замыканий. Устройство индикации плавкого предохранителя разъединителя (код «X») состоит из неоновой лампы и сопротивления; Стандарт МЭК 60269.

Электрические характеристики: AC690V, до 1000A; Применение , Для защиты электрического устройства от перегрузки и короткого замыкания; Технические характеристики : Небольшой размер, легкий вес, ограниченная потребляемая мощность и отличная прочность на разрыв; Стандарт МЭК 60269.

Заключение

Перелив электричества может нанести вред вашим устройствам и даже угрожать жизни людей из-за электрического возгорания. Поэтому не подлежит обсуждению, что вы должны установить в своем доме подходящее устройство (предохранитель или автоматический выключатель), чтобы обезопасить его от любых проблем с электричеством. И лучше всего сделать этот выбор с помощью квалифицированного и опытного электрика.