Как выбрать предохранитель: Предохранитель как подобрать

Предохранитель как подобрать

Сообщества › Автозвук › Блог › Выбор предохранителей и выбор сечения провода. ВАЖНО! С безопасностью не шутят, поэтому постараюсь изложить кратко, емко и доступно. Без заумностей, кому они нужны — лезем в спец литературу. 1. Любой силовой провод, даже слаботочная сопля ДОЛЖЕН БЫТЬ ЗАЩИЩЕН ПРЕДОХРАНИТЕЛЕМ! Даже я, со своим маниакальным отношениям к проводке и немалым опытом горел разок именно из-за слаботочной проводки, которую впопыхах криво подключил! 2. Пред защищает ВСЕ, что идет ЗА НИМ до следующего предохранителя, поэтому если за предом провод разделяется на несколько меньших и в точке разделения НЕТ предохранителя, номинал предохранителя выбирается ПО МЕНЬШЕМУ сечению провода. Иными словами — предохранитель должен сгореть РАНЬШЕ, чем ЛЮБОЙ из проводков ЗА НИМ! 3. Не забываем о том, что помимо защищаемого + провода, у нас есть еще и — провод! Если сечение — провода МЕНЬШЕ сечения +, номинал предохранителя выбирается исходя из МЕНЬШЕГО сечения! 4. Также не забываем дублировать штатную развязку массы АКБ проводом того же номинала, что и — нагрузки, даже если — провод подключен не на кузов, а напрямую от АКБ, т.к. в случае его обрыва, ток пойдет по штатной массе, номинал которой не велик. 5. Подбор номинала провода осуществляется исходя из его длины и нагрузки (ее можно получить путем сложения номиналов предов на усилителях) по таблице Подбор сечения кабеля исходя из длины и нагрузки. Видимо автор не знал номиналов больше 0AWG В области больших токов и длин (правый нижний угол) подправлю ее позже 6. Подбор номинала предохранителя осуществляется исходя из длины и сечения защищаемого кабеля (в случае нескольких кабелей — наименьшего, см. п2) В условиях автомобиля, при длине проводов до 8м (условно), максимальный ток, который может пропустить провод узнаем из таблицы. Подбор предохранителя исходя из сечения кабеля Предохранитель выбирается НЕ БОЛЕЕ ближайшего МЕНЬШЕГО номинала. Например, имея провод 4 AWG, видим макс ток 105,7А, соответственно пред — не более 100А Рекомендуемые МАКСИМАЛЬНЫЕ номиналы предохранителей ЕММА. Могут быть меньше расчетных, но на соревнованиях судятся по ЭТОЙ табличке Примечание: Все цифры приведены для медных проводов. Если провод аллюминевый, то пред нужно выбирать на 40% меньшим номиналом. Если провод КГ, где оплетка не терпима к температурам, то пред нужно выбирать на 15% меньшим номиналом. ЗЫ В некоторых соревновательных лигах подбор предохранителя осуществляется по другим принципам, но для общей пожаробезопасности — этих таблиц достаточно, поэтому здесь я другие варианты не рассматривал. ЗЫЫ Поправки-дополнения приветствуются. Я давно не практиковался, мог что-то упустить. www.drive2.ru Плавкий предохранитель – расчет и выбор проволоки для ремонта Плавкий предохранитель – это установочное изделие, предназначенное для защиты электроприборов путем отключения подачи на них электроэнергии при превышении допустимой величины тока способом расплавления установленной в предохранителе калиброванной проволоки. Для защиты электрической проводки и дорогостоящей радиоаппаратуры от короткого замыкания, бросков тока в питающей сети и обеспечения безопасной эксплуатации электроприборов широко используются плавкие вставки – предохранители. Они выпускаются разных конструкций, типоразмеров и на любые токи защиты. Рассмотренная технология ремонта предохранителей при соблюдении всех условий обеспечит его защитную функцию. Но не каждый имеет опыт работы с паяльником и измерения диаметра проволоки. Да и в любом случае предохранитель промышленного изготовления будет работать надежнее. Квартирную электропроводку раньше тоже защищали исключительно с помощью плавких предохранителей, установленных в пробки. В настоящее время для защиты электропроводки применяются более надежные многоразовые приборы защиты от коротких замыканий – автоматические выключатели. В электроприборах же, более лучшей защиты от коротких замыканий, чем плавкий предохранитель пока ничего не придумали. Особенно актуально применение плавких предохранителей в автомобилях, так как они являются единственным надежным и дешевым средством защиты от короткого замыкания. Условное графическое обозначение плавкого предохранителя Условное графическое обозначение плавкого предохранителя на схемах похоже на обозначения сопротивления, и отличается только тем, что через середину прямоугольника линия проходит не разрываясь. Рядом с условным обозначением обычно пишется и буквенное обозначение Пр. или F. Иногда на схемах просто пишут thermal fuse или fuse. После буквы часто указывают ток защиты предохранителя, например F 1 А, обозначает, что в схеме установлен предохранитель на ток защиты 1 ампер. При эксплуатации предохранители выходят из строя, и их приходится заменять новыми. Считается, что предохранители ремонту не подлежат. Но если к делу ремонта подойти грамотно, то практически любой предохранитель можно с успехом отремонтировать и использовать повторно. Ведь корпус предохранителя остается целым, а перегорает только тонкая калиброванная проволока, размещенная внутри корпуса. Если перегоревшую проволоку заменить на такую же, то предохранитель сможет служить дальше. Принцип работы предохранителя на видеоролике При прохождении электрического тока меньше предельно допустимого, калиброванная проволока, соединяющая контакты предохранителя, нагревается до температуры около 70˚С. В случае превышения тока номинала предохранителя, проволока начинает нагреваться сильнее и при достижении температуры плавления металла, из которого она сделана – расплавляется, электрическая цепь разрывается, и течение тока прекращается. Поэтому предохранитель и назвали плавким или плавкой вставкой. Видеоролик представлен в замедленном виде, для того, чтобы было хорошо видно, как происходит перегорание провода в предохранителе. В реальных условиях провод в предохранителе перегорает практически мгновенно. Всего просмотров: 146573 Предохранитель защищает от превышения тока в цепи и, не имеет значения напряжение питающей сети, в которой он установлен, это может быть батарейка на 1,5 В, и автомобильный аккумулятор на 12 В или 24 В, сеть переменного напряжения 220 В, трехфазная сеть на 380 В. То есть Вы можете установить один и тот же предохранитель, например номиналом 1 А и в колодке предохранителей автомобиля, и в фонарике и в распределительном щите 380 В. Все типы плавких предохранителей отличаются только внешним видом и конструкцией, а работают по одному принципу – при превышении заданного тока в цепи, в предохранителе из-за нагрева расплавляется проволока. Основных причин выхода из строя предохранителя две, из-за бросков питающего напряжения или поломки внутри самой радиоаппаратуры. Редко, но встречаются отказы предохранителя и по причине плохого его качества. Многие думают, что предохранитель ремонту не подлежит. Но это не совсем так. В экстренной ситуации, когда под рукой нет запасного и, например, из-за отказавшегося работать авто в пути или усилителя, и срывается музыкальное сопровождение школьного бала или свадьбы, а все магазины уже закрыты, выбирать не приходится. При грамотном подходе можно с успехом восстановить для временного использования до замены новым перегоревший предохранитель, сохранив его защитные функции. Зачастую такие проблемы решают банальным замыканием контактов держателя предохран ydoma.info Условия выбора плавких предохранителей В наше время все большей популярностью пользуются автоматические выключатели (АВ) как иностранных так и отечественных производителей, это в первую очередь связано с тем, что у АВ отсутствуют недостатки предохранителей. Но не смотря на все свои недостатки, предохранители все еще активно используются, так как это наиболее дешевый вариант защиты присоединения. Например у нас на предприятии, если заказчик не возражает, для защиты двигателей мощностью до 100 кВт, применяются разъединитель-предохранитель, учитывая что короткое замыкание не такое частое явление, предохранитель – это очень хорошее решения для защиты присоединения. В связи с этим, в этой статье я расскажу как нужно правильно выбирать предохранители с плавкими вставками в соответствии с ПУЭ и другой справочной литературой, чтобы Ваши предохранители срабатывали только при ненормальных режимах работы электроприемников. При выборе предохранителя, должны выполняться условия: номинальное напряжение предохранителя должно соответствовать напряжению сети: Uном = Uном.сети (1) номинальный ток отключения предохранителя должен быть не меньше максимального тока к.з. в месте установки: Iном. откл > Iмакс.кз (2) Условия выбора плавких вставок: ток плавкой вставки должен быть больше максимального тока защищаемого присоединения: Iн.вс. > Iраб.макс. (3) при защите одиночного асинхронного двигателя, выбирается ток плавкой вставки с учетом пуска двигателя: Iн.вс. > Iпуск.дв/k (4) где: k – коэффициент, принимается равным 2,5 согласно [Л1. с. 124,125], что соответствует ПУЭ пункт 5.3.56, для электродвигателей с короткозамкнутым ротором при небольшой частоте включений и легких условиях пуска (tп=2-2,5 сек.). Обычно данный коэффициент принимается для двигателей вентиляторов, насосов, главных приводов металлорежущих станков и механизмов с аналогичным режимом работы. Для двигателей с тяжелыми условия пуска (tп > 10-20 сек.), например для двигателей мешалок, дробилок, центрифуг, шаровых мельниц и т.п. А также для двигателей с большой частотой включений, т.е. для двигателей кранов и других механизмов повторно-кратковременного режима, коэффициент k принимается равным 1,6 – 2. Для двигателей с фазным ротором коэффициент k принимается равным 0,8 – 1. При выборе тока плавкой вставке по условию (4), следует учитывать, что с течением времени защитные свойства вставки ухудшаются, из-за этого есть вероятность ложных сгораний плавкой вставке при пусках двигателей. В результате двигатель может вообще не запуститься, либо работать на 2-х фазах, что приводит к перегреву двигателя. И если не предусмотрена защита от перегрузки, двигатель может выйти из строя. Решением данной проблемы, является выбор большего тока плавкой вставки, чем по условию (4), если это допустимо по чувствительности к токам КЗ. При защите сборки, ток плавкой вставки выбирают по трем условиям: по наибольшему длительному току: при полной нагрузке сборки и пуске наиболее мощного двигателя: при самозапуске двигателей: где: k – коэффициент, учитывающий условия пуска двигателя; — сумма пусковых токов самозапускающих двигателей; — сумма максимальных рабочих токов электроприемников, кроме двигателя с наибольшим пусковым током Iпуск. макс.; Для проверки надежного срабатывания предохранителя в конце защищаемой линии, нужно выполнить на кратность тока кз и учитывать время отключения. В справочной литературе, Вы можете встретить такое утверждение, что для надежного и быстрого перегорания плавкой вставки, требуется чтобы при КЗ в конце защищаемой линии обеспечивалась необходимая кратность тока короткого замыкания, т.е отношение тока короткого замыкания Iкз к номинальному току плавкой вставки Iн.вс. Данное условие было взято, еще со старого ПУЭ образца 1986 г пункт 1.7.79 ( для невзрывоопасной среды: kкз = Iкз/Iн.вс (kкз >3), данный пункт в ПУЭ 7-издания был изменен, и теперь нужно учитывать время отключения в системе TN, согласно таблицы 1.7.1. Для взрывоопасной среды, согласно ПУЭ 7-издание пункт 7.3.139, должно выполнятся условие кратности тока кз: kкз = Iкз/Iн.вс (kкз >4). Данный пункт остался без изменения, если сравнивать с ПУЭ 1986 г, что весьма странно, если учитывать что изменился пункт 1. 7.79. Если Вам неизвестны значения пусковых токов двигателя, то в порядке исключений, можно выбрать номинальные токи плавких вставок для двигателей мощность до 100 кВт и частотой пусков не более 10-15 в час следующим образом [Л2. с. 15]: при Uн.сети = 500 В Iн.вс = 4,5*Рн; при Uн.сети = 380 В Iн.вс = 6*Рн; при Uн.сети = 220 В Iн.вс = 10,5*Рн. После того как Вы выбрали предохранитель, нужно выполнить проверку селективности (избирательности) последовательно включенных между собой предохранителей с учетом защитных характеристик. Это означает, что при коротком замыкании должна перегореть только та плавка вставка и того предохранителя, который находиться ближе всего к месту повреждения. Как показывает практика, для обеспечения селективности между двумя последовательно включенными предохранителями. Нужно чтобы предохранители между собой отличались на две ступени по шкале номинальных токов. При этом вставки, должны иметь одинаковые защитные характеристики, поэтому нужно выбирать предохранители одного типа. Вот в принципе и все, что Вам нужно знать про выбор плавких предохранителей, если данной информации Вам не достаточно, рекомендую ознакомится с литературой, которую я использовал при написании данной статьи. В следующей статье, я приведу примеры выбора плавких предохранителей для различных электроприемников. Литература: 1. А.В. Беляев. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ. Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1988 г. Выпуск 617. 2. Е.Н. Зимин. Защита асинхронных двигателей до 500 В. 1967 г. 3. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г. raschet.info Плавкие предохранители. Выбор, расчет предохранителя. Плавкие предохранители Назначение При возникновении эксплуатационных (технологических) перегрузок и аварийных режимов, являющихся следствием нарушений работы схемы, по электрическим цепям аварийного контура протекают токи, превосходящие номинальные значения, на которые рассчитано электрооборудование. В результате воздействия аварийных токов и перегрева токопроводов нарушается электрическая изоляция, обгорают и плавятся контактные поверхности соединительных шин и электрических аппаратов. Электродинамические удары при переходных процессах вызывают повреждение шин, изоляторов и обмоток реакторов. Для ограничения амплитуды аварийных токов и длительности их протекания применяются специальные устройства и системы защиты электрооборудования. Примечание. Устройства защиты должны отключить аварийную цепь раньше, чем могут выйти из строя отдельные ее элементы. При больших перегрузках или коротких замыканиях устройства защиты должны сразу отключить всю электроустановку или часть ее с максимальным быстродействием для обеспечения дальнейшей работоспособности или, если авария является следствием выхода из строя одного из элементов цепи, предотвратить выход из строя другого электрооборудования. В случае небольших перегрузок, не опасных для оборудования в течение определенного времени, система защиты может воздействовать на предупреждающую сигнализацию для сведения обслуживающего персонала или на систему автоматического регулирования для снижения тока. Виды защиты и требования к ней Поскольку основным фактором, приводящим к выходу из строя электрооборудования, является тепловое действие аварийного тока, то по принципу построения защитные устройства делятся на токовые и тепловые. Токовые защитные устройства контролируют значения или отношения значений протекающих через оборудование токов. Независимо от параметров установки и типа применяемых защитных аппаратов и систем выделяют следующие общие требования к защите. Быстродействие — обеспечение минимально возможного времени срабатывания защиты, не превышающего допустимого. Селективность. Аварийное отключение должно производиться только в той цепи, где возникла причина аварии. А другие участки силовой цепи должны оставаться в работе. Электродинамическая стойкость. Максимальный ток, ограниченный защитными устройствами, не должен превышать допустимого для данной электроустановки значения по электродинамической стойкости. Уровень перенапряжений. Отключение аварийного тока не должно вызывать перенапряжений, опасных для полупроводниковых приборов. Надежность. Устройства защиты не должны выходить из строя при отключении аварийных токов. Они обеспечивают возможность быстрого восстановления электрической цепи при устранении неисправности. Помехоустойчивость. При появлении помех в сети и в цепях управления устройства защиты не должно ложно срабатывать. Чувствительность. Защита должна срабатывать при всех повреждениях и токах, опасных для элеменов схемы, независимо от места и характера аварии. Плавкие предохранители Определение. Плавкие предохранители — это аппараты, защищающие установки от перегрузок и токов короткого замыкания. Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка, включаемая в рассечку защищаемой цепи, и дугогасительное устройство (это не обязательный атрибут, а вспомогательный, без него предохранитель все равно работать будет), гасящее дугу, возникающую после плавления вставки. К предохранителям предъявляются следующие требования: – времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта; – время срабатывания предохранителя при коротком замыкании должно быть минимальным, особенно при защите полупроводниковых приборов; – характеристики предохранителя должны быть стабильными; – в связи с возросшей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отключающую способность; – замена сгоревшего предохранителя или плавкой вставки не должна занимать много времени. Выбор предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей Основным условием, определяющим выбор плавких предохранителей для защиты асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, является отстройка от пускового тока. Отстройка плавких вставок от пусковых токов выполняется по времени: пуск электродвигателя должен полностью закончиться раньше, чем вставка расплавится под действием пускового тока. Правило. Опытом эксплуатации установлено правило: для надежной работы вставок пусковой ток не должен превышать половины тока, который может расплавить вставку за время пуска. Все электродвигатели разбиты на две группы: по времени; по частоте пуска. Двигателями с легким пуском считаются двигатели вентиляторов, насосов, металлорежущих станков и т. п., пуск которых заканчивается за 3–5 с, пускаются эти двигатели редко, менее 15 раз в 1 ч. К двигателям с тяжелым пуском относятся двигатели подъемных кранов, центрифуг, шаровых мельниц, пуск которых продолжается более 10 с, а также двигатели, которые пускаются очень часто — более 15 раз в 1 ч. Выбор номинального тока плавкой вставки для отстройки от пускового тока производится по формуле: Iвс ≥ Iпд/К, где Iпд — пусковой ток двигателя; К — коэффициент, определяемый условиями пуска и равный для двигателей с легким пуском 2,5, а для двигателей с тяжелым пуском 1,6–2. Примечание. Поскольку вставка при пуске двигателя нагревается и окисляется, уменьшается сечение вставки, ухудшается состояние контактов, она со временем может перегореть и при нормальной работе двигателя. Вставка, выбранная в соответствии с приведенной выше формулой, может сгореть также при затянувшемся по сравнению с расчетным временем пуске или самозапуске двигателя. Поэтому во всех случаях целесообразно измерить напряжение на вводах двигателя в момент пуска и определить время пуска. Сгорание вставок при пуске может повлечь работу двигателя на двух фазах и его повреждение. Примечание. Каждый двигатель должен защищаться своим отдельным аппаратом защиты. Общий аппарат допускается для защиты нескольких маломощных двигателей только в том случае, если будет обеспечена термическая устойчивость пусковых аппаратов и аппаратов защиты от перегрузки, установленных в цепи питания каждого двигателя. Выбор предохранителей для защиты магистралей, питающих несколько асинхронных электродвигателей Защита магистралей, питающих несколько двигателей, должна обеспечивать и пуск двигателя с наибольшим пусковым током, и самозапуск двигателей. Если он допустим по условиям техники безопасности, технологического процесса и т. п. При расчете уровня защиты необходимо точно определить, какие двигатели: – отключаются при понижении или полном исчезновении напряжения; – остаются включенными; – повторно включаются при появлении напряжения. Для уменьшения нарушений технологического процесса применяют специальные схемы включения удерживающего электромагнита пускателя, обеспечивающего немедленное включение в сеть двигателя при восстановлении напряжения. Поэтому в общем случае номинальный ток плавкой вставки, через которую питается несколько самозапускающихся двигателей, выбирается по формуле: Iвс ≥ ∑Iпд/К, где ∑Iпд — сумма пусковых токов самозапускающихся электродвигателей. Выбор предохранителей для защиты магистралей при отсутствии самозапускающихся электродвигателей Плавкие вставки предохранителей выбираются по следующему соотношению: Iном. вст. ≥ Iкр/К, где Iкр = Iпуск + Iдлит — максимальный кратковременный ток линии; Iпуск — пусковой ток электродвигателя или группы одновременно включаемых электродвигателей, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшего значения; Iдлит — длительный расчетный ток линии до момента пуска электродвигателя (или группы электродвигателей) — это суммарный ток, который потребляется всеми элементами, подключенными через плавкий предохранитель, определяемый без учета рабочего тока пускаемого электродвигателя (или группы двигателей). Выбор предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей от перегрузки Поскольку пусковой ток в 5–7 раз превышает номинальный ток двигателя, плавкая вставка, выбранная по выражению Iвс ≥ Iпд/К будет иметь номинальный ток в 2–3 раза больше номинального тока двигателя. Выдерживая этот ток неограниченное время, она не может защитить двигатель от перегрузки. Для защиты двигателей от перегрузки обычно применяют тепловые реле, встраиваемые в магнитные пускатели или в автоматические выключатели. Примечание. Если для защиты двигателя от перегрузки и управления им применяется магнитный пускатель, то при выборе плавких вставок приходится учитывать также возможность повреждения контактов пускателя. Дело в том, что при коротких замыканиях в двигателе снижается напряжение на удерживающем электромагните пускателя. Он разрывает ток короткого замыкания своими контактами, которые, как правило, разрушаются. Для предотвращения короткого замыкания двигатели должны отключаться предохранителем раньше, чем разомкнутся контакты пускателя. Это условие обеспечивается, если время отключения тока короткого замыкания предохранителем не превышает 0,15–0,2 с. Для этого ток короткого замыкания должен быть в 10–15 раз больше номинального тока вставки предохранителя, защищающего электродвигатель. Обеспечение селективности срабатывания плавких предохранителей Избирательность (селективность) защиты плавкими предохранителями обеспечивается подбором плавких вставок таким образом, чтобы при возникновении короткого замыкания, например, на ответвлении к электроприемнику, срабатывал ближайший плавкий предохранитель, защищающий этот электроприемник, но не срабатывал предохранитель, защищающий головной участок сети. Выбор плавких предохранителей по условию селективности следует производить, пользуясь типовыми время-токовыми характеристиками t=f(I) предохранителей с учетом возможного разброса реальных характеристик по данным завода-изготовителя. При защите сетей предохранителями типов ПН, НПН и НПР с типовыми характеристиками (рис. 20 и рис. 21) селективность действия защиты будет выполняться, если между номинальным током плавкой вставки, защищающей головной участок сети Iг, и номинальным током плавкой вставки на ответвлении к потребителю Io выдерживаются определенные соотношения. Например, при небольших токах перегрузки плавкой вставки (около 180–250 %) селективность будет выдерживаться, если Iг больше Io хотя бы на одну ступень стандартной шкалы номинальных токов плавких вставок. Рис. 20. Защитные (времятоковые) характеристики плавких предохранителей типа ПН-2 Рис. 21. Защитные (времятоковые) характеристики плавких предохранителей типа НПР и НПН При коротком замыкании селективность защиты предохранителями типа НПН будет обеспечиваться, если будут выдерживаться следующие соотношения: где Iк — ток короткого замыкания ответвления, А; Iг — номинальный ток плавкой вставки плавкого предохранителя головного участка сети, А; Iо — номинальный ток плавкой вставки на ответвлении, А. Соотношения между номинальными токами плавких вставок Iг и Iо для предохранителей типа ПН2, обеспечивающие надежную селективность, приведены в табл. 2. Таблица 2 Номинальные токи последовательно включенных плавких вставок предохранителей ПН2, обеспечивающих надежную селективность Номинальный ток меньшей плавкой вставки Iо, а Номинальный ток большей плавкой вставки Iг, а, при отношении Iк/Io 10 20 50 100 и более 30 40 50 80 120 40 50 60 100 120 50 60 80 120 120 60 80 100 120 120 80 100 120 120 150 100 120 120 150 150 120 150 150 250 250 150 200 200 250 250 200 250 250 300 300 250 300 300 400 более 600 300 400 400 более 600 – 400 500 более 600 – – Примечание. Iк — ток короткого замыкания в начале защищаемого участка сети. Для выбора плавких предохранителей по условию селективности можно использовать метод согласования характеристик предохранителей, в основу которого положен принцип сопоставления сечений плавких вставок по формуле: , где а — коэфициент селективности; F1 — сечение плавкой вставки, расположенной ближе к источнику питания; F2 — сечение плавкой вставки, расположенной дальше от источника питания, т. е. ближе к нагрузке. Полученное значение а сравнивают с данными табл. 3, где приведены наименьшие значения а, при которых обеспечивается селективность. Селективность защиты будет обеспечена, если расчетное значение а равно табличному или больше него. Наименьшие значения а, при которых обеспечивается селективность защиты Таблица 3 Металл плавкой вставки предохранителя, расположенного ближе к источнику питания (для любого типа предохранителя) отношение а сечений плавких вставок смежных предохранителей, если предохранитель, расположенный ближе к нагрузке, изготовлен с заполнителем при плавкой вставке из без заполнителя при плавкой вставке из меди серебра цинка свинца меди серебра цинка свинца Медь 1,55 1,33 0,55 0,2 1,15 1,03 0,4 0,15 Серебро 1,72 1,55 0,62 0,23 1,33 1,15 0,46 0,17 Цинк 4,5 3,95 1,65 0,6 3,5 3,06 1,2 0,44 Свинец 12,4 10,8 4,5 1,65 9,5 8,4 3,3 1,2 Выбор плавких предохранителей для защиты цепей управления Выбор плавких вставок для цепи управления с напряжением Uн можно произвести по формуле Iн. вст. ≥ (∑Pр + 0,1∑Pв)/Uн, где ∑Pр — наибольшая суммарная мощность, потребляемая катушками электрических аппаратов (электромагнитными пускателями, промежуточными реле, реле времени, исполнительными электромагнитами) и сигнальными лампами и т. д. при одновременной работе, ВА или Вт; ∑Pв — наибольшая суммарная мощность, потребляемая при включении катушек одновременно включаемых аппаратов (пусковая мощность), ВА или Вт. Если известны не мощности, а токи, то это формула может быть записана в виде Iн.вст. ≥ ∑Iр + 0,1∑Iв eti.su Плавкие вставки. Как выбрать и расчет тока. Работа и применение Плавкие вставки – электротехнические элементы для защиты аппаратуры от короткого замыкания и перенапряжения посредством отключения электроэнергии при превышении предельных значений токовых нагрузок. Размыкание цепи происходит вследствие расплавления предохранительной проволоки определенной толщины. Промышленности известны несколько типов данных устройств. Все они различаются внутренними и внешними конструктивными особенностями, а функционируют по единому принципу. Сейчас с целью защиты квартирного электрооборудования используют более практичные многоразовые автоматы, однако до сих пор встречаются одноразовые плавкие вставки в пробках. Особенно они актуальны для помещений временных и старых построек, где установка эффективных современных щитков экономически неоправданна. В бытовых приборах же альтернативы классическому предохранителю по-прежнему нет. Плавкие вставки активно используются и в промышленности. От них может зависеть работоспособность целого завода или инженерной сети. Промышленные предохранители лучше не покупать с рук, на рынке или в непроверенных организациях. Мудрое решение — обратиться к профессионалам в области электроники, например, в интернет-магазин Conrad.ru. В подобных вопросах скупой платит не дважды, а трижды На принципиальных электросхемах графический символ вставки сродни символу резистора, но со сплошной линией, идущей посредине прямоугольника. Обозначается преимущественно как F либо Пр. За литерой обычно идет показатель величины тока защиты. Допустим, F1A указывает, что в схему вмонтирован предохранитель, рассчитанный на допустимую силу тока в 1 ампер. В некоторых случаях делают международное обозначение «fuse» («thermal fuse»). Повторно использовать плавкие вставки можно, но осторожно… Плавкие вставки имеют естественное свойство перегорать, и считается, что подобная продукция не ремонтируется. Это не так: если к делу подойти творчески, то потенциально каждая деталь успешно восстанавливается с последующим вторичным применением. Дело в том, что корпус вставки не повреждается, в негодность приходит лишь калиброванный металлический волосок внутри него. Таким образом, если отслуживший свой срок волосок заменить, предохранитель вновь готов к употреблению. Однако такой вариант годится в крайнем случае, когда, например, запасного предохранителя в наличии не имеется, магазин закрыт, а музыкальное оформление торжества находится под угрозой. В нормальной же ситуации надлежит использовать только заводское изделие. То есть рациональное решение состоит в том, чтобы временно восстановить вставку до замены новым аналогом, сохранив защитные функции. Акцентируем на этом внимание потому что, увы, нередко сограждане просто замыкают контакты первой попавшейся под руку проволокой, или того хуже, вставляют в пробку вместо предохранителя стальной штырек. Такого рода «изобретение» – вопиющее нарушение техники безопасности, способствующее перегреву контактов и возгоранию. Поистине универсальное приспособление Предохранитель приходит в негодность по 2 причинам: из-за колебаний сетевых параметров или неисправностей в самих электроприборах. Бывают технологические отказы и вследствие неудовлетворительного качества той или иной партии продукции. Причем величина напряжения питающей сети, в которой находятся плавкие вставки, принципиально роли не играет. Так, допускается устанавливать образец номиналом 1A и в панели предохранителей автомашины, и в переносной светильник, и в распредустройство на 380V. Как правило, в процессе эксплуатации волосок, соединяющий противоположные концы корпуса предохранителя, может греться до t ~ +70˚С, и это нормальное явление. Однако если токовая нагрузка увеличивается, t соответственно также растет. При достижении точки плавления материала, из которого проводник выполнен, происходит его мгновенное перегорание, цепь надежно размыкается и электропитание прекращается. Совершенно ясно, что, скажем, при возникновении КЗ металл плавится, а не горит. Поэтому предохранитель и назвали плавким элементом, а если в обиходе говорят «лампочка перегорела», это вовсе не значит, что вольфрамовую нить накаливания уничтожил огонь – просто она расплавилась, не выдержав скачка электричества при включении. То же происходит и с предохранителем. Как правильно выбрать предохранитель Самый распространенный на рынке – трубчатый предохранитель. Он изготавливается в виде полого керамического либо стеклянного цилиндра, с торцов заглушенного металлическими крышками, соединенными между собой волоском, расположенным внутри корпуса. В плавкие вставки для сверхбольших токов в полость цилиндра помещают наполнитель, в основном, кварцевый песок. Если потребляемая мощность известна, номинальный ток предохранителя легко вычисляется по следующей формуле: Inom = Pmax / U Где: I nom – номинальный ток защиты, A. P max – максимальная мощность, W. U – напряжение питания, V. Хотя лучше пользоваться специально созданными для этой цели таблицами. Приведем некоторые данные из них: Максимальной потребляемой мощности в 10W соответствует номинал стандартного напряжения в 0,1A. 50W – 0,25A. 100W – 0,5A. 150W – 1A. 250W – 2A. 500W – 3A. 800W – 4A. 1kW – 5A. 1,2kW – 6A. 1,6kW – 8A. 2kW – 10A. 2,5kW – 12A. 3kW – 15A. 4kW – 20A. 6kW – 30A. 8kW – 40A. 10kW – 50A. Рассмотрим ситуацию, при которой телевизор после грозы перестал включаться. Оказалось, перегорела вставка неопределенного номинала. Мощность телевизора – 120W. По справочнику находим: для аппаратуры с данной установленной мощностью ближайшее значение 150W, которому соответствует изделие, рассчитанное на 1A. Если предохранитель всякий раз после очередной замены выходит из строя, то причина неисправности кроется не в нем, а в аппаратуре, нуждающейся в ремонте. Использование предохранителя, рассчитанного на больший ток, лишь усугубит положение вплоть до ее ремонтонепригодности. Кулибиным на заметку При выпуске предохранителей в зависимости от быстродействия и силы тока применяется калиброванная нить из алюминиевых, медных, нихромовых, оловянных, серебряных, свинцовых сплавов. Чтобы изготовить плавкие вставки в кустарных условиях доступны лишь медь да алюминий, но и этого вполне достаточно. Создатели деталей электротехнической защиты руководствуются хорошо известным правилом: значение тока разрабатываемого устройства должно быть выше потребляемого оборудованием. Грубо говоря, если усилитель работает на 5A, то ток защиты предохранителя определяется в 10A. На колпачке или теле предохранителя выбивается маркировка, являющаяся его технической характеристикой. Наряду с этим, функциональные электрические показатели наносят и на крышку электроприбора возле точки монтажа предохранителя. Толщину проволоки определяют микрометром. Если он отсутствует, подойдет и ученическая линейка. Сделайте 10-20 сплошных витков на линейку (чем больше намотаете – тем точнее окажется результат), поделите число закрытых миллиметровых делений на число витков и узнаете искомую толщину. Намотаем 10 витков, покрывших 6,5 мм. Расстояние поделим на количество и получим диаметр провода – 0,65 мм, из которых приблизительно 0,05 мм занимает электроизоляционный лак. В итоге истинный диаметр равен 0,6 мм. Обратимся к справочнику: Току защиты предохранителя в 1A подходит соответственно толщина медного провода – 0,05 мм и алюминиевого – 0,07 мм. 2A – 0,09 мм – 0,10 мм. 3A – 0,11 мм – 0,14 мм. 5A – 0,16 мм – 0,19 мм. 7A – 0,20 мм – 0,25 мм. 10A – 0,25 мм – 0,30 мм. 15A – 0,33 мм – 0,40 мм. 20A – 0,40 мм – 0,48 мм. 25A – 0,46 мм – 0,56 мм. 30A – 0,52 мм – 0,64 мм. 35A – 0,58 мм – 0,70 мм. 40A – 0.63 мм – 0,77 мм. 45A – 0,68 мм – 0,83 мм. 50A – 0,73 мм – 0,89 мм. Таким образом, данная проволока сгодится для предохранителя на 30A. Имеется 3 способа ремонта трубчатого предохранителя: Провод зачищается и завязывается на обоих колпачках на ряд витков. Указанный способ довольно рискованный, и прибегнуть к нему можно исключительно в качестве временной меры. Пайка также не требуется. Колпачки по очереди прогреваются на открытом огне, после чего снимаются и зачищаются ради хорошего контакта. Очищенный провод пропускается через цилиндр, концы загибаются на кромках, после чего колпачки надеваются на место. Но все равно это такой же «жучок», как и в первом случае, только менее примитивный. Напоминает оба предыдущих, и радикально отличается от них. Отремонтированный в результате предохранитель фактически невозможно отличить от нового, ибо восстанавливается он согласно заводской технологии, с пайкой. Описанную технологию можно успешно использовать для ремонта любых типов вставок. Похожие темы: electrosam.ru Питалово системы (Подбор сечения кабеля и предохранителя) — DRIVE2 Подбор сечения силового кабеля. Работу электрической схемы постоянного тока можно легко объяснить, применяя аналогию движения электронов по проводнику движению воды по трубопроводу. Электрическая цепь ведет себя аналогично гидравлической системе подачи воды под давлением. Электрический провод, по которому движутся электроны — это труба, по которой течет вода. Аккумуляторная батарея аналогична водонапорной башне (или насосу), которая создает давление в системе. Разность давления воды между начальной точкой трубы, где установлен насос и ее конечной точкой заставляет течь воду по трубопроводу. Точно так же, разность потенциалов (напряжение) на концах проводника обеспечивает движение электронов по проводу. Количество воды, протекающее за определенный промежуток времени через сечение трубы называют расходом воды в трубе (литр/сек). Аналогично расходу воды, сила тока в проводнике определяется как количество электрического заряда, переносимого за определенный промежуток времени через сечение провода. Если сила тока со временем не меняется, то такой ток называют постоянным. Прение, возникающее в процессе движения электронов о кристаллическую решетку проводника принято называть сопротивлением проводника. Сопротивление измеряется в Омах. По закону Ома для участка цепи сопротивление равно отношению напряжения к силе тока. 1 Ом = 1 Вольт /1 Ампер Сопротивление проводника вызывает его нагрев. Поэтому правильный выбор сечения кабеля является очень важной задачей. Чем больше сечение кабеля, тем меньше его сопротивление, и тем больший ток он сможет пропустить. Следует помнить, что с увеличением длины проводника сопротивление растет. Автомобильные аудиосистемы потребляют большой ток, особенно если устанавливается несколько усилителей мощности. Напряжение в энергосистеме автомобиля постоянно и равно 12В, поэтому для обеспечения высокой мощности аудиосистема вынуждена потреблять большое количество тока. Усилитель является самым энергопотребляющим компонентом в звуковых системах. Поэтому для расчета сечения силового кабеля нам прежде всего необходимо будет определить максимальную мощность усилителя. Для начала надо в спецификации к усилителю прочитать его среднюю мощность при 2 Ом или 4 омной нагрузке. Допустим, что мы имеем четырехканальный усилитель, RMS мощность которого равна 35 Вт на канал. Полная RMS мощность равна произведению количества каналов на мощность одного канала: 35 Вт х 4 = 140 Вт. (средняя мощность) Зная, что средняя (RMS) мощность соответствует приблизительно 50% эффективности усилителя, то для определения максимальной мощности надо удвоить ее значение: 140 Вт х 2 ~ 280 Вт. (максимальная мощность) Из физики известно, что мощность равна произведению силы тока на напряжение. Следовательно, сила тока равна: Ампер = Ватт/Вольт. Напряжение в сети автомобиля известно и равно приблизительно 13В. Значит, ток потребляемый нашим усилителем будет равен: 280 Вт /13 В = 21.53 A Подобные вычисления следует произвести для каждого усилителя в аудиосистеме. После необходимо определить длину силового кабеля от аккумулятора до распределительного блока, а затем от этого блока до каждого компонента системы. Зная потребляемую силу тока и длину кабеля, обращаемся к специальной таблице подбора сечения и длины кабеля и подбираем необходимый калибр кабеля. Данные в таблице учитывают тот факт, что силовой кабель, сечение которого подобрано удовлетворяет не только потреблению тока усилителем, но и рассчитано на питание остальных компонентов аудиосистемы. Сечение заземляющих кабелей должно быть такое же, как и сечение питающих проводов. Плюсовой провод и заземление желательно тянуть от аккамулятора, если это невозможно по какой-то причине, заземлять ВСЕ компоненты системы нужно в одной точке, дабы исключить разность потенциалов между компонентами. Расчет номинала предохранителя. Расстояние от плюсовой клеммы аккумулятора до потребителя в основном превышает 40 сантиметров, поэтому устанавливаем защитный предохранитель, естественно не далее 40 сантиметров от аккумуляторной клеммы, а лучше устанавливать главный предохранитель возможно ближе к плюсовой клемме аккумулятора. Его назначение, защитить питающий кабель от возгорания, например в случае аварии автомобиля (ДТП). Повреждение автомобиля может быть пустяковым, но пережатый питающий кабель приведет к короткому замыканию, возгоранию и уничтожению автомобиля. Номинал главного предохранителя определяется МАКСИМАЛЬНО возможным номиналом предохранителя для данного сечения кабеля. Например для кабеля сечением 2 GA МАКСИМАЛЬНО возможный номинал предохранителя составляет 150 Ампер. А можно поставить предохранитель номиналом, допустим 100 Ампер, 80Ампер или 50 Ампер? Да можно! Можно поставить любой предохранитель, при одном условии, что он НЕ БУДЕТ превышать номинал 150 Ампер (иначе смысл этого предохранителя пропадает). Общий максимальный ток, который может быть потреблен к примеру двумя усилителями (моноблок 80А и двухканальник 30А), составляет 110 Ампер, так что если поставить главный предохранитель номиналом 100 Ампер, существует вероятность того, что он будет перегорать на пиках максимальной громкости. Исходя из вышеизложенного, я рекомендую выбрать предохранитель номиналом 150 Ампер, в случае нештатной ситуации он сработает. Питающий кабель доходит до дистрибьютора, здесь питание делится на две линии ( в некоторых случаях и больше). Первая питает моноблок (с внутренней защитой 40 х 2 = 80 Ампер). Вторая питает двухканальный усилитель (с внутренней защитой 30 Ампер). Для чего нужны предохранители внутри усилителя? Для того, чтобы защитить усилитель от перегрузки и для того чтобы защитить автомобиль от возгорания в случае короткого замыкания внутри усилителя. Для питания уселителя возможен выбор разных размеров кабеля. Если мы выбрали от дистрибьютора до усилителя кабель размером 2 GA, МАКСИМАЛЬНЫЙ номинал предохранителя не может превышать 150 Ампер – мы защищаем кабель на случай короткого замыкания, а не усилитель. А можно выбрать номинал предохранителя, например 80 Ампер? Без проблем, вниз можно идти куда угодно, хоть до 1 ампера, но логика подсказывает, что смысла ставить предохранитель меньше 80 ампер нет, потому, что в цепи усилителя стоит предохранитель 80 Ампер. И так для каждого усилителя. Статья взята с www.forum.digitaldesigns.ru/ www.drive2.ru Как выбрать предохранители для автомобиля Несмотря на свой достаточно маленький размер, автомобильный предохранитель имеет огромное значение в работоспособности автомобиля и каждой отдельно взятой его системы. Надёжность и состояние предохранителя напрямую влияет на целостность и сохранность всего транспортного средства. Каждый автомобилист обязан знать, какими бывают предохранители и где они находятся. Это позволит при необходимости заменить их своими руками, не обращаясь за помощью к специалистам. Предохранители необходимы для защиты бортовой электросети от резких скачков напряжения, которые возникают в случае короткого замыкания. Благодаря легкоплавкому элементу, при опасности она плавится, тем самым разрывая контакт между оборудованием и питанием, идущим на него. Размыкая сеть, сгорает только предохранитель, но остаётся целым и невредимым узел, система или агрегат, которые были под его защитой. В выходе из строя этих элементов нет ничего страшного. Замена легко выполняется своими руками, а сами они достаточно дешёвые. Их стоимость в десятки, а порой и сотни раз меньше, нежели цена оборудования, которое защищает предохранитель. Рекомендации по выборы автомобильных предохранителей. Разновидности Для начала разберёмся в существующих типах автомобильных предохранителей. Их можно классифицировать в зависимости от используемых материалов и самой конструкции. Поскольку теперь каждый знает, что чего в автомобиле нужны эти самые предохранители, стоит изучить их разновидности. Теперь к вопросу о том, какие бывают предохранители, использующиеся в авто. Начнём с материалов изготовления. Тут ключевую роль играет то, из чего сделана именно легкоплавкая составляющая. Потому элементы делят на: алюминиевые; оловянные; свинцовые; сплавные (сочетание из свинца и олова). Важнейшей характеристикой изделия является скорость или время срабатывания. То есть промежуток времени, за который плавкий элемент успевает расплавиться и разъединить цепь. Чем быстрее вставка сможет расплавиться, тем меньше вероятность, что пострадает защищаемое оборудование. Чтобы добиться желаемого результата, эти вставки изготавливаются из специальных сплавов и металлов, которые характеризуются низкой температурой плавления. Они способны быстро переходить из твёрдого в жидкое состояние. Для увеличения скорости срабатывания, в конструкциях некоторых предохранителей дополнительно предусматривается наличие системы подпружинивания. Конструктивно предохранители, используемые для авто, можно разделить на пальчиковые и флажковые. Пальчиковые изделия получили широкое распространение на классических моделях автомобилей отечественного автопроизводителя в лице АвтоВАЗ. Это стержни, на которые надевается специальная плавкая перемычка. При этом пальчиковые защитные конструкции для авто делятся на пластиковые и керамические предохранители. Учитывая некоторые особенности предохранительных блоков, которыми оснащаются автомобили Жигули, наиболее предпочтительным вариантом считается именно керамический элемент. Он обладает большей устойчивостью по отношению к высокой температуре, считаются надёжнее и не способствуют ложному срабатыванию, если предохранитель начинает греться. Но на современных автомобилях от пальчиковых конструкций отказались. Теперь основную массу предохранителей представляют флажковые защитные элементы. Они превосходят пальчиковые аналоги по удобству применения, а также опережают в плане надёжности. Флажковые также часто называют ножевыми, поскольку их конструкция предусматривает наличие пары ножек, необходимых для контакта при установке в своё гнездо внутри предохранительного блока. Наименование флажковых предохранителей можно объяснить прямоугольной или квадратной верхней частью, где и располагается непосредственно сам легкоплавкий элемент или перемычка. Головки на флажках делают разного цвета, который напрямую зависит от номинала. Визуально действительно напоминает флаг, откуда и пошло соответствующее название. Флажковые элементы в предохранительном блоке ценятся за хороший и крепкий контакт в посадочном гнезде. Но для извлечения устройства требуется использовать специальное приспособление. Автопроизводители предусматривают этот момент, и размещают щипцы из пластика на крышке предохранительного блока с его внутренней стороны. При необходимости такой инструмент легко найти в любом магазине автомобильных товаров. Если действуете в экстремальных условиях, либо просто некогда искать и покупать щипцы, можно ухватиться на флажок с помощью плоскогубцев. Но здесь крайне важно быть аккуратным, чтобы случайно не спровоцировать замыкание выводов. Лучше всё же взять специализированное приспособление. Понятие номинала Чтобы изучить все существующие виды предохранителей, используемых для авто, недостаточно знать про конструкцию и материал. Здесь большое значение играют номиналы, то есть размеры силы тока, который элемент способен через себя пропустить. При выборе предохранителей для авто, которые нужны в качестве замены сгоревшим, всегда и обязательно необходимо смотреть на эту характеристику. Дело всё в том, что на различные электролинии в транспортном средстве подключается разное количество электрозависимого оборудования. У каждого энергопотребителя есть своя определённая мощность. Вполне логично и закономерно, что для цепи питания головной оптики нужна пропускная способность значительно выше, чем в случае с цепью для питания подсветки салона. Это означает, что предохранитель фар обязан иметь большую мощность, чем защитный элемент для салонной подсветки. Номинал, означающий силу тока, способную проходить через предохранитель, измеряют в Амперах. Номинал во многом зависит от того, какой тип предохранителя используется. Флажковые значительно разнообразнее в этом компоненте, и представлены с разными номинальными значениями. А уже достаточно устаревшие пальчиковые конструкции имеют всего 2 вида номиналов. Это 16 и 8 Ампер. Зависимость цвета от номинала Опытные автомобилисты могут просто по цвету флажкового предохранителя точно сказать, какой номинал у того или иного предохранителя. Не лишним будет изучить все виды номиналов и типы их цветового обозначения. Представленные разновидности защитных элементов стандартизированы, а потому применяются на всех современных автомобилях. То есть автомобильные предохранители разных марок и моделей всё равно примерно имеют одинаковые цветовые оформления в зависимости от значения номинала. Могут отличаться по оттенкам. Предлагаем вам также ознакомиться с этой характеристикой и узнать, при каком цвете какое номинальное значение силы тока будет у защитного компонента. предохранители на 1 Ампер всего окрашиваются чёрным цветом; если цвет серый, то сила тока, проходящего через элемент, будет 2 А; фиолетовым окрашивают девайсы с номиналом 3 А; 5 А определяются по коричнево-жёлтому цвету; чисто коричневый цвет соответствует 7,5 А; если видите флажок красного цвета, это 10 Ампер; для 15 А используют голубую краску; все жёлтые предохранители идут на 20 А; 25-амперные предохранители делают белыми; зелёные элементы означают, что номинал здесь 30 А; оранжевые флажки предусматривают 40 А; синим цветом идентифицируют предохранители на 60 А; светло-коричневые элементы означают 70 А; 80 А можно узнать по светло-жёлтому цвету; все сиреневые устройства идут на 100 А. Важно учитывать, что оттенки девайсов могут несколько отличаться. Потому лучше предварительно заглянуть в руководство по эксплуатации конкретно вашего автомобиля, а также внимательно изучить информацию на крышке предохранительного блока и цифровые обозначения на самих предохранителях. Значение номинала рассчитывают исходя из того, какая нагрузка ложится на электроцепь, когда включаются все запитанные через предохранитель потребители, плюс даётся небольшой запас по прочности. Все эти параметры просчитывают ещё на этапе производства. Информация о расположении и назначении каждого отдельно взятого предохранителя детально описывается в руководстве по эксплуатации и в инструкциях по ремонту. Плюс сама крышка блока с предохранителями также содержит полезную и необходимую автомобилисту информацию. Прежде чем менять сгоревший элемент, нужно проверить, какое у него значение номинала, купить такой же флажок, и установить его на место старого элемента защиты. Почему важно не перепутать предохранители Каждый из вас уже прекрасно знает и понимает, что для всех предохранителей предусмотрен определённый номинал, и он адаптирован под конкретные посадочные гнёзда. Каждое гнездо ведёт к той или иной электрической линии автотранспортного средства. Если автомобилист по ошибке или из-за отсутствия соответствующих знаний перепутает места посадки предохранителей, которые отличаются по номиналу, могут возникнуть достаточно серьёзные проблемы. Когда номинал оказывается чрезмерно маленьким, то плавкий элемент будет разрушаться очень быстро при сравнительно небольших нагрузках. Само электрозависимое оборудование, к которому подведён этот предохранитель, может работать в штатном режиме и при стандартных нагрузках. Но сам защитный элемент адаптирован под меньшую силу тока. И если он сталкивается со значением, превышающим его порог плавления, легкоплавкая составляющая разрушается, цепь размывается и оборудование отключается. Здесь не обязательно нужно, чтобы произошло короткое замыкание. Предохранитель сгорит и без него. Есть и другая ситуация, когда на место легкоплавкого флажка с маленьким номиналом устанавливают предохранители, рассчитанные на большую нагрузку. Тогда с защитным элементом может ничего не произойти даже при значительном повышении силы тока, вплоть до короткого замыкания. Плавкий компонент не воспринимают нагрузку как высокую, но для подзащитного оборудования значения превысили допустимую норму. Происходит короткое замыкание, а цепь не размыкается. Поскольку защитный элемент не сработал, начинает гореть электропроводка автомобиля, может выйти из строя всё оборудование. Как вы можете наглядно видеть, крайне нежелательно путать между собой предохранители, которые обладают разными номинальными значениями. Нужно использовать исключительно те легкоплавкие элементы, которые предусмотрел автопроизводитель для каждого конкретного посадочного гнезда в предохранительном блоке. Этот же фактор запрещает и настоятельно не рекомендует использовать при замене предохранителей подручные средства, такие как проволока, монета и прочие инструменты. Обычно подобным образом поступают в ситуациях, когда специальные щипцы отсутствуют, а нужно срочно поменять сгоревший элемент. Но вы сильно рискуете, используя подручные инструменты. Особенно это касается любых металлических предметов. Тут важно понимать, что предохранитель вряд ли будет просто так перегорать, если он установлен в правильное гнездо и имеет соответствующий номинал. С помощью проволоки или монеты разомкнуть цепь, когда в электрооборудовании произошло короткое замыкание, не удастся. Вы лишь спровоцируете ещё большие проблемы. Ваши попытки воспользоваться металлическим предметом могут привести к возгоранию и пожару. Потому только специальные щипцы. Если вы потеряли заводской инструмент, который обычно находится на внутренней стороне крышки предохранительного блока, купите новые щипцы в автомагазине. Рекомендации по выбору Чтобы предохранитель не подвёл в самый ответственный момент, перед его установкой нужно убедиться в эффективности защитных характеристик элемента. Старые сгоревшие флажки не подлежат ремонту. Это доступные по цене расходники, которые меняют по мере необходимости. Но прежде чем устанавливать новый элемент, нужно разобраться в причинах выхода из строя его предшественника. Когда в машине есть проблемы, простая замена ничего не даст. Новый предохранитель сгорит так же быстро, как и предыдущий. Менять его по несколько раз в неделю точно не вариант. Если проблема с автомобилем решена, то можно смело покупать и устанавливать защитный компонент в предохранительный блок в соответствующее номиналу посадочное гнездо. При выборе рекомендуется придерживаться нескольких простых советов. Производитель. Доверяйте хорошо зарекомендовавшим себя компаниям, которые выпускают действительно качественные изделия. Поскольку предохранители дешёвые и очень востребованные, многие пытаются вывести на рынок свой продукт. И далеко не всегда он обладает хорошим уровнем качества. Даже такие элементы лучше брать от проверенных изготовителей. Место покупки. Красивая упаковка и известное название на ней ещё не говорит о том, что перед вами хороший предохранитель. Часто автомобилисты сталкиваются с подделками и дешёвыми копиями оригинальных защитных устройств. Чтобы избежать подобных ситуаций, рекомендуется обращаться к сертифицированным продавцам и магазинам с хорошей репутацией. Толщина. Бывает так, что предохранители, имеющие разный номинал, в своей конструкции имеют абсолютно одинаковые по толщине легкоплавкие перемычки. Это явный признак подделки или низкокачественного изделия. Чем выше номинал, тем толще перемычка, поскольку она рассчитана на плавление при более высоких нагрузках. Если вы заметили одинаковую толщину на номинально разных предохранителях, смело выкидывайте всю упаковку. Такие элементы к применению непригодны. Проверка коротким замыканием. Редко предохранители продаются и покупаются поштучно. Обычно это целая упаковка, которая долго и верно служит автовладельцу, хранится в гараже или в машине, чтобы при необходимости всегда был запасной предохранитель. Можно пожертвовать одним из них, тем самым удостовериться в качестве всей партии. Для этого выполняют короткое замыкание вручную. Только не нужно для этих целей жертвовать своим автомобилем. Достаточно подключить к выводам защитного элементы пару проводов через клеммы типа мама, а обратные концы соединить с выводами на автомобильной аккумуляторной батарее. При этом обязательно отключите батарею от электрической сети самого транспортного средства. После такого соединения хороший и функционирующий предохранитель сгорает. Если же легкоплавкий элемент остаётся целым, но начинает плавиться сам корпус, перед вами плохие предохранители. Использовать их категорически не рекомендуется. Самым действенным способом обеспечить длительную и безотказную работу для предохранителей является ряд мер, направленных на предотвращение возможного возникновения короткого замыкания в бортовой электрической сети. Старайтесь не перегружать автомобиль лишним оборудованием, реально оценивать возможности генератора и аккумуляторной батареи. Также всегда следите за состоянием электрозависимых узлов, систем и механизмов. Нельзя полноценно защититься от короткого замыкания и перегрузки электросистемы автотранспортного средства. Для этого и предусмотрены специальные предохранители, которые фактически приносят себя в жертву, чтобы не пострадало само оборудование. Ведь его стоимость значительно выше по сравнению с ценой на один простой предохранитель. drivertip.ru Выбор плавких предохранителей | Проектирование электроснабжения В наше время предохранители с плавкими вставками уходят уже в прошлое. В новых проектах предохранители практически не применяют, по крайней мере я не применяю)))  Сегодня речь пойдет о том, на что следует обращать внимание при выборе  плавкой вставки предохранителя. Для защиты электрических сетей  и электродвигателей могут быть использованы автоматические выключатели либо плавкие предохранители. О достоинствах и недостатках этих двух аппаратов я расскажу в другой раз. Я не сторонник применения плавких предохранителей, но бывают ситуации, когда нужно выбрать плавкую вставку для предохранителя. В большинстве случаях трудностей возникнуть не должно. Основное условие это то, чтобы номинальный ток плавкой вставки был выше номинального тока защищаемой цепи и напряжение предохранителя совпадало с напряжением сети. Но что делать, если нам необходимо подобрать плавкую вставку предохранителя для защиты двигателя до 1кВ? Как известно, у двигателей при пуске возникают большие пусковые токи. Если этим пренебречь, то наш предохранитель при пуске сразу перегорит. А этого не должно происходить! В этом случае нужно руководствоваться п.5.3.56 ПУЭ. Для электродвигателей с легкими условиями пуска отношение пускового тока электродвигателя к номинальному току плавкой вставки должно быть не более 2,5, а для электродвигателей с тяжелыми условиями пуска (большая длительность разгона, частые пуски и т.п.) это отношение должно быть равным 2,0-1,6. Например, подберем предохранитель для двигателя (АИР100L2), который нарисован в шапке моего блога. Потребляемый ток 10,8А, Iп/Iн=7,5. Если бы не учитывали пусковой ток, то выбрали бы, например, ППН-33 с плавкой вставкой на 16А. Будем считать, что данный двигатель установлен на системе вентиляции и пуск у данного двигателя будет легким. Поэтому 10,8*7,5=81А – пусковой ток двигателя. Iп/Iпл.вс.<=2,5 Iпл.вс.=81/2,5=>32,4А Отсюда следует, чтобы плавкая вставка не перегорела при пуске данного двигателя, номинальный ток предохранителя должен быть более 32,4А, т.е. ППН-33 с плавкой вставкой на 36А. Ниже представлена таблица рекомендуемых значений номинальных токов плавких предохранителей для защиты силовых трансформаторов 6/0,4 и 10/0,4кВ. Sт.ном. защищаемого тр-ра, кВА Iном, А трансформатора на стороне предохранителя на стороне 0,4кВ 6кВ 10кВ 0,4кВ 6кВ 10кВ 25 36 2,4 1,44 40 8 5 40 58 3,83 2,3 60 10 8 63 91 6,05 3,64 100 16 10 100 145 9,6 5,8 150 20 16 160 231 15,4 9,25 250 31,5 20 250 360 24 14,4 400 50 40 (31,5) 400 580 38,3 23,1 600 80 50 630 910 60,5 36,4 1000 160 80 Для любителей жучков привожу таблицу соответствия диаметра медной проволоки и номинального тока плавкой вставки. Здесь вам понадобится штангельциркуль для измерения диаметра проволоки. Номинальный ток вставки, А Число проволок Диаметр медной проволоки, мм 2 1 0,12 3 1 0,16 6 1 0,25 10 1 0,33 15 1 0,45 20 1 0,5 25 1 0,6 35 1 0,75 40 1 0,8 40 2 0,5 50 1 0,9 70 1 1,1 70 2 0,75 80 1 1,2 80 2 0,8 100 1 1,35 100 2 0,9  А вы часто применяете предохранители? Советую почитать: защитапредохранитель 220blog.ru Как выбрать предохранители для автомобиля На чтение 5 мин. Просмотров 338 Предохранители – маленькие, но очень важные детали автомобиля. От их надежной работы зависит ни много ни мало целостность всей машины. Если предохранитель не сгорит во время короткого замыкания – сгорит автомобиль. Чтобы все было в порядке, важно знать, как подобрать предохранители и как ими пользоваться. Автомобильный предохранитель, как и любой другой, защищает бортовую сеть машины от резких и мощных бросков тока, возникающих при коротком замыкании. В его конструкции обязательно присутствует легкоплавкая перемычка, которая сгорает при большом токе и размыкает электрическую цепь. Существуют, как минимум, две конструкции предохранителей для автомобилей: пальчиковая и флажковая. Виды автомобильных предохранителей Пальчиковые предохранители широко применялись на классических моделях АвтоВАЗа и представляют собой стержень с надетой на него плавкой перемычкой. Пальчиковые предохранители есть с пластмассовым или керамическим стержнем. Учитывая особенности «жигулевских» блоков предохранителей, лучше использовать керамический стержень. Он более устойчив к высоким температурам и надежней в ситуации, когда греются предохранители. Керамические автомобильные предохранители В современных автомобилях уже давно применяются предохранители другой конструкции – флажковые. Они гораздо удобнее и надежней пальчиковых. Еще из называют ножевыми, потому что такие предохранители имеют две «ножки»-контакта, которыми они вставляются в гнезда блока. Ассоциация же с флажком происходит из-за квадратной или прямоугольной головки, в которой, кстати, и находится плавкая перемычка. Головки флажковых предохранителей делают цветными в зависимости от номинала, и они действительно чем-то смахивают на флажки. Флажковый предохранитель Такой тип предохранителей очень хорошо и крепко держится в гнезде, обеспечивая замечательный контакт. Однако чтобы достать флажковый предохранитель из гнезда, нужны специальные пластиковые щипцы. Они свободно продаются в автомагазинах. В крайнем случае, можно достать предохранитель небольшими плоско- или узкогубцами, однако в этом случае важно не замкнуть его выводы. Что такое номинал предохранителя? В разных электрических линиях автомобиля подключено разное количество оборудования. Более того, каждый потребитель электроэнергии имеет свою мощность. Так, например, цепь питания фар пропускает через себя гораздо большую электрическую мощность, чем, к примеру, цепь питания освещения салона. Соответственно для фар нужен и более мощный предохранитель. Значение силы тока, который может пропустить через себя предохранитель и называется его номиналом. Сила тока измеряется в Амперах (А). В них же делятся и предохранители. Пальчиковые предохранители, применяющиеся на «Жигулях», имеют всего два номинала:  8А и 16А. У современных флажковых номиналов больше. Цвета и номиналы автомобильных предохранителей Номинал предохранителя Цвет Описание 1А Черный 2A Серый 3A Фиолетовый 5A Коричнево-желтый 7,5A Коричневый 10A Красный 15A Голубой 20A Желтый 25A Белый 30A russia-avto.ru Как правильно подобрать быстродействующий предохранитель Виталий Хаймин Руслан Черекбашев Силовая электроника, управляющая киловаттами и мегаваттами энергии, немыслима без соответствующих мер защиты. Наряду со сложными автоматизированными системами в аппаратуре всегда имеется последний защитный барьер в виде предохранителей. От правильного выбора параметров предохранителя зависят затраты, которые понесет потребитель при последующем ремонте. При замене сгоревшего предохранителя вопрос корректного подбора не стоит, так как в паспорте оборудования указан конкретный код производителя. В данной статье будет рассмотрен случай, когда при разработке нового оборудования, комплектации силовых шкафов требуется выбрать быстродействующие предохранители, исходя из параметров системы, условий эксплуатации, особых требований и т. д. Причем наиболее подробно будет обсуждено определение основных параметров, влияющих на подбор предохранителей — значений номинального напряжения, номинального тока и др. Определение значения номинального напряжения Номинальное напряжение предохранителя — это рабочее напряжение переменного или постоянного тока. Чтобы правильно защитить любую систему, номинальное напряжение предохранителя должно быть не меньше напряжения в системе. По требованиям МЭК (Международная электротехническая комиссия)переменное напряжение при тестировании предохранителей должно соответствовать 110% номинального напряжения с коэффициентом мощности 10–20%. По северо-американским стандартам (UL) достаточно, чтобы все предохранители тестировались при их номинальном напряжении с коэффициентом мощности 15–20%. Поэтому на большинстве продуктов BUSSMANN указаны два номинальных напряжения (рис. 1). Если два предохранителя устанавливаются последовательно, то каждый из них должен быть рассчитан на максимально возможное напряжение в цепи. Заявленные значения переменного номинального напряжения предохранителей BUSSMANN действительны при частотах 45–1000 Гц. Процесс прерывания на более низких частотах аналогичен процессам в цепи постоянного тока. При частоте ниже 45 Гц необходимо внести поправку к номинальному напряжению в соответствии с графиком, представленным на рис. 2. Определение значения номинального тока предохранителя Номинальный ток предохранителя — это среднеквадратичное значение тока, которое предохранитель способен пропускать продолжительное время без ухудшения его свойств и выхода температуры за допустимые пределы. Для корректной работы предохранителя необходимо правильно подобрать значение номинального тока. Оно зависит как от параметров защищаемой цепи, так и от многих внешних факторов. При повышенной температуре окружающей среды номинальный ток предохранителя следует увеличить, а при низких температурах или при принудительном охлаждении потоком воздуха — понизить. Также на это значение влияют частота тока, плотность тока в контактной площадке, атмосферное давление (при высотах выше 2000 м над уровнем моря), а также длительность и частота воздействия токов перегрузки. Все эти параметры связаны с номинальным током предохранителя следующей формулой: In = Ib / (Kt × Ke × Kv × Kf × Ka × Kb), где In — номинальный ток предохранителя; Ib — среднеквадратичный максимальный ток нагрузки в цепи, действующий в течение длительного времени; Kt — коэффициент температуры воздуха; Ke — коэффициент контактной плотности тока; Kv — коэффициент воздушного потока; Kf — коэффициент частоты тока; Ka — коэффициент высоты над уровнем моря; Kb — постоянная (const) нагрузки предохранителя. В технической документации Bussmann номинальный ток предохранителей определен для температуры окружающей среды, равной 20 °C. Однако в реальных условиях эксплуатации температура может отличаться от этого значения. Повышение температуры среды, например, в условиях закрытого монтажа или в случае близости теплонагруженных элементов вызывает необходимость выбора предохранителя большего номинала, так как для плавления перемычки потребуется выделение меньшего количества тепла. И наоборот, понижение температуры окружающей среды требует использования предохранителя с меньшим номинальным током. График определения поправочного коэффициента в зависимости от температуры окружающей среды для типичного быстродействующего предохранителя приведен на рис. 4. Таким образом, если температура окружающего воздуха составляет около 60оС, то при токе в цепи 100 А нужно использовать предохранитель 100А/0,8 = 125 А. Для оценки влияния воздуха используются различные эмпирические формулы и зависимости. При принудительном воздушном охлаждении предохранителей при скорости потока 2–10 м/с допустимо использовать предохранитель меньшего номинала. Из графика на рис. 5 видно, что уже при воздушном потоке со скоростью 2 м/с для цепи с максимальным током 1100 А следует использовать предохранитель с номинальным током 1000 А. Следует учесть, что скорость воздушного потока должна браться непосредственно у корпуса предохранителя, а не у крыльчатки вентилятора. Высокое быстродействие предохранителей достигается повышением плотности тока в перешейках плавких элементов, что вызывает сильный нагрев корпуса предохранителя. Следовательно, сечение и длина токоведущих шин оказывают большое влияние на характеристики предохранителя. Около 70% выделяемого в предохранителе тепла отводится через токоподводящие шины. Поэтому увеличение их сечения может обеспечить рост номинального тока на несколько процентов. По рекомендациям специалистов компании Bussmann, плотность тока в токоподводящих шинах должна составлять1,3 А/мм2 (по стандарту МЭК 60269, часть 4, плотность тока может быть в диапазоне 1–1,6 А/мм2). Если фактическая плотность тока в шинах больше этого значения, то следует повысить номинал предохранителя, используя для расчета коэффициент, определяемый по графику, приведенному на рис. 6. Например, прямоугольный предохранитель на 200 А установлен на шине с сечением 100 мм2. Плотность тока при этом равна 200/100 = 2 A/мм2. Чтобы удовлетворить требованию 1,3 А/мм2, рекомендуемое сечение шины должно быть 200/1,3 = 154 мм2. Фактический размер шины составляет 100/154 = 65% от рекомендуемого значения. Определив по графику коэффициент Ke, получаем номинальный ток предохранителя 200/0,94 = 213 А. Если обе подключаемые шины не одинаковы, то коэффициент Ke можно рассчитать по формуле: Ke = (Ke1 + Ke2) / 2. Предохранители, работающие в высоко частотных цепях, требуют особого внимания. В таких условиях их токопроводящие способности могут быть понижены вследствие возникновения скин-эффекта и эффекта близостина токопроводящих элементах предохранителя. Скин-эффект выражается в увеличении плотности тока от центра к поверхности проводника. Это связано с явлением вытеснения тока в проводнике под действием собственного магнитного поля. Эффект близости выражается в смещении плотности тока из-за действия тока в расположенных рядом проводниках. Оба этих индукционных эффекта создают неравномерное распределение тока по сечению проводника, что приводит к повышенному выделению тепла. Для их учета вводится поправочный коэффициент частоты тока Kf, определяемый по графику, представленному на рис. 7. Из графика видно, что при токе 100 А с частотой 10 кГц нужно использовать предохранитель на 100/0,7 = 143 А. Когда предохранители применяются, например, в горах, то из-за снижения плотности атмосферы ухудшается конвекционное охлаждение. Поэтому на высотах более 2000 м над уровнем моря применяется коэффициент высоты над уровнем моря, вычисляемый по формуле: Ka = (1 – (h – 2000)/20000), где h — высота в метрах над уровнем моря. Так, на высоте 5000 м в цепи с током 85 А следует использовать предохранитель на 85/(1 – (5000 – 2000)/20000) = 100 А. Постоянная (const) нагрузки предохранителя Kb определяется из технического описания предохранителя. Она зависит от материала корпуса предохранителя. Так, для фарфоровых предохранителей ее значение равно 1, а для корпуса из стекловолокна — 0,8. Влияние перегрузок Максимальный ток Imax, которому может подвергаться предохранитель, зависит от длительности и частоты импульсов перегрузки. По длительности перегрузки делятся на две категории: • перегрузки длительностью более 1 с; • перегрузки длительностью менее 1 с. В таблице приведены основные рекомендации по определению максимально допустимого тока перегрузок Imax. Ток плавления берется из время-токовой характеристики предохранителя. Типичные примеры циклов нагрузки, включая токи перегрузки, приведены на рис. 8. Возьмем, для примера, предохранитель на 200 А, который 3–5 раз в день подвергается перегрузкам 300 A, каждая из которых длится по 5 с. Для данного типа предохранителя по время-токовой кривой находим, что ток плавления It, соответствующий времени длительности перегрузок 5 с, будет равняться 600 A. По таблице определяем, что для данного типа предохранителя максимальный возможный ток перегрузки равен 60% × 600 = 360 A. Значит, этот предохранитель может выдерживать временные перегрузки до 360 A. Таким образом, выбранный плавкий предохранитель на 200 A, подвергающийся перегрузкам в 300 A в течение 5 с 3–5 раз в день, будет работать правильно. Циклические нагрузки Циклическая нагрузка, приводящая к преждевременной усталости предохранителей, определяется регулярными и нерегулярными изменениями тока нагрузки. При этом параметры тока должны достигать величин, приводящих к деформации плавких элементов предохранителя. Для того чтобы избежать этого, при выборе предохранителя закладывается определенный запас прочности. Так как общее правило для всех ситуаций установить невозможно, используется добавочный коэффициент G, определяемый эмпирически. В большинстве случаев достаточным является следующее значение коэффициента G = 1,6. После того как предохранитель был выбран, необходимо провести проверку для определения достаточности запаса прочности в условиях периодической импульсной нагрузки. Для этого нужно определить ток плавления It по время-токовой характеристике предохранителя. В качестве аргумента берется длительность одного импульса из цикла. Далее следует по графику (рис. 9) найти коэффициент цикличных пульсаций B. Здесь в качестве аргумента используется период импульсов T. Чтобы предохранитель надежно выполнял свои функции, допустимое значение тока импульса должно быть менее произведения тока плавления It и коэффициента B: Ipulse< It × B. Рассмотрим пример. Существует следующая циклическая нагрузка: 150 A в течение 2 мин с последующим изменением на 100 A в течение 15 мин (рис. 10). Рассчитываем действующее значение тока в цепи Irms: Предполагая, что нет ухудшающих параметров, считаем коэффициент G равным 1,6. Получаем In > Irms × G = 107 × 1,6 = 171 A. По первой оценке предохранитель на 200 A в этом случае достаточен. Проверим теперь запас прочности на B-фактор. Длительность импульса (рис. 10) равна 120 с. По время-токовой характеристике (рис. 11) определяем ток плавления It для 120 с. Он равен 440 А. Далее из графика (рис. 10) вычисляем период цикла Т. Он составляет 120 с + 15 мин = 17 мин. По графику (рис. 12) определяем коэффициент В для 17 мин. Коэффициент B равен 0,32. Проверим выполнение условия надежности при работе с данной циклической нагрузкой. Умножая коэффициент B на ток плавления, получаем 440 × 0,32 = 141 А, что меньше тока импульса, равного 150 А. Значит, при такой циклической нагрузке предохранитель на 200 А не будет иметь достаточного запаса надежности. Необходимо увеличить номинал предохранителя. Проводя такие проверки, мы можем получить гарантию долговременной работы предохранителя в условиях импульсной циклической нагрузки. Иногда в результате расчетов получается, что показатель тепловой энергии I2t предохранителя становится больше аналогичного показателя защищаемого устройства, например IGBT-модуля. При этом предохранитель будет неспособен выполнять назначенные ему функции. В таких ситуациях стоит несколько уменьшить запас прочности предохранителя или, если прочность снижается значительно, придется выбрать другую модель предохранителя. Кроме выбора основных параметров предохранителя, рассмотренных выше и являющихся определяющими, есть еще и другие критерии, например, конструктивное исполнение, вид контактов, наличие индикации срабатывания и т. д. Bussmann является ведущей компанией в мире по количеству выпускаемых моделей плавких предохранителей, а также предлагает наиболее широкий ассортимент быстродействующих предохранителей на мировом рынке. Более подробно познакомиться с технической информацией и подобрать нужную модель предохранителя можно на сайте официального представителя Bussmann в РФ — ООО «Айтекс» (www.bussfuse.ru). Литература 1. www.cooperindustries.com 2. IEC 60 269 — 1 Low voltage fuses. Part 1/General requirements. 3. High Speed Fuse Application Guide / Cooper Industries plc, USA, 2010. 4. Намитоков К.К. и др. Аппараты для защиты полупроводниковых устройств. — М.: Энергоатомиздат, 1988. bussfuse.ru Пример выбора плавких предохранителей В предыдущей статье мы рассмотрели условия выбора плавких предохранителей. В этой же статье, речь пойдет непосредственно о примере выбора плавких предохранителей для асинхронных двигателей и распределительного щита ЩР1, согласно схеме рис.1 (схема дана в однолинейном изображении). Самозапуск двигателей исключен. Условия пуска легкие. Технические характеристики двигателей приведены в таблице 1. Рис. 1 – Схема защиты плавкими предохранителями группы короткозамкнутых асинхронных двигателей Таблица 1 – Технические характеристики двигателей 4АМ Обозначение на схеме Тип двигателя Номинальная мощность Р, кВт КПД η,% Коэффициент мощности, cos φ Iп/Iн 1Д 4АМ112М2 7,5 87,5 0,88 7,5 2Д 4АМ100L2 5,5 87,5 0,91 7,5 3Д 4АМ160S2 15 88 0,91 7,5 4Д 4АМ90L2 3 84,5 0,88 6,5 5Д 4АМ180S2 15 88 0,91 7,5 Расчет 1. Определяем номинальный ток для двигателя 1Д: 2. Определяем пусковой ток для двигателя 1Д: 3. Определяем номинальный ток плавкой вставки предохранителя FU2: Iн.вс. > Iпуск.дв/k = 111,15/2,5 = 44,46 А; где: k =2,5 — коэффициент, учитывающий условия пуска двигателя, в моем случаем пуск двигателей легкий. Подробно выбор коэффициента, учитывающий условие пуска двигателя рассмотрен в статье: «Условия выбора плавких предохранителей». Выбираем плавкую вставку предохранителя FU2 на ближайший больший стандартный номинальный ток 50 А, по каталогу на предохранители NV-NH фирмы ETI, согласно таблицы 2. Номинальный ток отключения для предохранителей NV/NH с характеристикой АМ составляет 100 кА. По этому условие Iном.откл > Iмакс.кз., будет всегда выполнятся. Таблица 2 Аналогично рассчитываем номинальный ток плавкой вставки для двигателей 2Д-5Д и заносим результаты расчетов в таблицу 3. Обозначение на схеме Тип двигателя Ном.ток, А Пусковой ток, А Номинальный ток плавкой вставки, А Ном. ток предохранит., А Расчетный Выбранный 1Д 4АМ112М2 14,82 111,15 44,46 50 50 2Д 4АМ100L2 10,5 78,8 31,52 40 40 3Д 4АМ160S2 28,5 213,7 85,48 100 100 4Д 4АМ90L2 6,14 39,9 15,96 20 20 5Д 4АМ180S2 28,5 213,7 85,48 100 100 4. Выбираем плавкую вставку предохранителя FU1. 4.1 Определяем наибольший номинальный длительный ток с учетом, что у нас включены все двигатели: 4.2 Определяем наибольший ток, учитывая что наиболее тяжелым режимом для предохранителя FU1, будет пуск наиболее мощного двигателя 5Д при находящихся в работе двигателях 1Д, 2Д, 3Д, 4Д. Выбираем плавкую вставку предохранителя FU1 на номинальный ток 125 А. Теперь нам нужно проверить выбранные плавкие вставки на отключающую способность короткого замыкания для отходящих линий в соответствии с ПУЭ раздел 1.7.79, время отключения не должно превышать 5 сек. Для проверки берется ток однофазного замыкания на землю в сети с глухозаземленной нейтралью. Значения токов короткого замыкания для проверки отключающей способности предохранителей берем из статьи: «Пример приближенного расчета токов короткого замыкания в сети 0,4 кв». Проверим выбранную плавкую вставку предохранителя FU2 на отключающую способность. Двигатель 1Д защищен плавкой вставкой на 50 А, ток однофазного КЗ составляет 326 А, максимальный ток отключения плавкой вставки при времени 5 сек составляет 281 А согласно таблицы 2, Iк.з.(1) = 326A > Iк.з.max=281A (условие выполняется). Аналогично проверяем и остальные предохранители, результаты расчетов заносим в таблицу 4. Проверим на отключающую способность предохранитель FU1, учитывая, что ток трехфазного короткого замыкания в месте установки предохранителя Iк.з(3) = 2468 А. Предельно допустимый ток отключения для предохранителя FU1 с плавкой вставкой на 125 А составляет 100 кА > 2468 A (условие выполняется). Таблица 4 – Результаты расчетов Обозначение на схеме Номинальный ток плавкой вставки, А Iк.з.(3), А Iк.з.(1), А Максимальный ток отключения плавкой вставки при времени 5 сек. Iк.з.max, A Примечание FU1 125 2468 — —   FU2 50 — 326 281 Условие выполняется FU3 40 — 222 195 Условие выполняется FU4 100 (80) — 429 595 (432) Условие не выполняется FU5 20 — 122 86 Условие выполняется FU6 100 (80) — 429 595 (432) Условие не выполняется Как видно из результатов расчета для предохранителей FU4 и FU6 чувствительности к токам КЗ не достаточно. Чтобы увеличить чувствительность к токам КЗ, можно увеличить сечение кабеля, в данном случае увеличение сечение кабеля, является не целесообразным. Либо уменьшить номинальный ток плавкой вставки для предохранителей FU4 и FU6, отстраиваясь от пусковых токов и учитывая, что условия пуска двигателя легкие (время пуска 5 сек.). Как показывает опыт эксплуатации, для надежной работы вставок пусковой ток не должен превышать половины тока, который может расплавить вставку за время пуска. Исходя из этого, выбираем ток плавкой вставки для предохранителей FU4 и FU6 на 80 А, где: Iк.з.max = 432 А при времени 5 сек., пусковой ток равен 213,7 А (условие выполняется). Поделиться в социальных сетях raschet.info

Обзор и выбор плавких вставок для предохранителя  

Автор Alexey На чтение 5 мин. Просмотров 496 Опубликовано 09.01.2016 Обновлено 09.01.2016

Плавкий предохранитель – это классика электротехники в сфере защиты сетей от перегрузок и кз. Хотя в наше время его с успехом заменяют защитные автоматы, есть огромное множество примеров, где плавкая вставка является незаменимым предохранительным звеном в электрической цепи: электронная аппаратура, автомобильная электросеть, промышленные электроустановки, системы энергоснабжения.

предохранители пробкового типа

Пробковые предохранители до сих пор работают во множестве распределительных щитов жилого фонда на пост советском пространстве. Благодаря своей миниатюрности, безотказности, дешевизне, возможности быстрой замены, неизменности характеристик в процессе работы, плавкие предохранители не утратили актуальности, и предлагаемая статья будет полезной, чтобы осуществить выбор предохранителей, которым свойственны такие основные параметры:

• Un – номинальное рабочее напряжение;
• Iвс – номинальный ток плавкой вставки, при превышении которого она перегорает;
• Iп – номинальный ток предохранителя.

Терминология

В электротехнике предохранителем называют устройство защиты от перегрузок по току, имеющее одноразовый компонент, называемый плавкой вставкой, размыкающей электрическую цепь при достижении обусловленных параметров, за счёт расплавления проводника.

Другими словами, электрический предохранитель являет собой многоразовый держатель, в который вставляется одноразовая вставка, плавящаяся при превышении Iвс. В быту эти два термина принято считать идентичными, но в технических описаниях Iп равняется максимально возможному Iвс, так как определённые типы предохранителей предусматривает использование вставных элементов с различнымIвс.

Например, в предохранитель НПН2-60 можно вставлять плавкие вставки с Iвс от 6 до 60А, соответственно его Iп равняется 60А.

предохранители серии НПН разных токов

Принцип работы

Конструктивно одноразовый элемент исполняется в виде проводника малого сечения, заключённого в защитную стеклянную, фарфоровую или пластмассовую оболочку. При значениях, близких к Iвс, происходит тепловыделение, недостаточное для того, чтобы разогреть проводник до температуры плавления из-за рассеивания тепла. При превышении Iвс, происходит расплавление токопроводящего материала и электрическая цепь обрывается.

Существует большая разновидность данных компонентов – от тонких проволок, используемых для защиты электронных приборов, до массивных пластин, предназначенных для работы в цепях с током, превышающим тысячи ампер.

Срабатывание плавкого предохранителя происходит в несколько этапов: разогрев, расплавление и испарение металла, электрическая дуга, гашение дуги. Последний этап означает полное отключение, и чтобы дуга погасла, номинальное напряжение предохранителя не должно быть меньше напряжения сети.

Условия эксплуатации

Температура нагрева плавкой вставки не должна превышать допустимых значений во время длительной эксплуатации предохранителя. Поэтому, Iвс и Iп должны выбираться величиной равной или на одно значение большей номинального тока нагрузки защищаемой сети. Но также следует учитывать, что цепь не должна разрываться при пусковых стартовых перегрузках подключаемых электроприборов.

Например, для старта асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором требуется ток, превышающий семикратное значение номинального, который падает по мере разгона ротора до рабочих оборотов. Время запуска зависит от характеристик каждого конкретного электроприбора.

Время токовая характеристика

Применение предохранителей в цепях с кратковременными перегрузками возможно благодаря тому, что при превышении IBC отключение происходит не сразу, а спустя некоторое время, необходимое на нагрев расплавляемого провода. Период срабатывания зависит от температуры окружающей среды и предназначения предохранителя, который можно узнать по графикам время токовой зависимости. За короткое время перегрузки материал плавящегося элемента не успевает перегреться до момента возврата нагрузки в нормальное значение.

Время токовая характеристика для предохранителей серии ППН, где в зависимости от величины тока указано время их перегорания

Время токовые характеристики предохранителей

Различное время отключения

Разветвление графиков означает работу в горячих (влево) и холодных (вправо) средах. Для ППН с Iвс=25А, при I=100А отключение произойдёт за одну секунду (красные линии). При I=50А понадобится приблизительно 40с. на срабатывание (зелёный цвет на графике).

При I=30А (синие отрезки) предохранитель будет держать нагрузку около получаса (2000с/60м) при высоких температурах. Из графика видно, что в холодных условиях при I=30А он фактически не перегорит никогда. Поэтому, выбор плавких предохранителей стоит осуществлять, сверяясь с его времятоковой характеристикой, узнавая время отключения при определённых условиях.

Расчёт Iвс согласно ПУЭ 5.3.56.

Отношение пускового тока Iп.эд. к Iвс не должно превышать 2,5, иначе предохранитель не выдержит стартовых перегрузок. Этот коэффициент принимается для двигателей с лёгким запуском, а для тяжёлых условий (частые запуски, большое время разгона) применяется отношение 2,0-1,6.
То есть,

Ток запуска электродвигателя указывается в его паспорте, а также на самом корпусе. Допустим, Iп.эд = 60А. Для того чтобы предохранитель выдержал этот ток и исправно защищал от короткого замыкания и длительных перегрузок, по вышеприведённой формуле нужно рассчитать Iвс=60/2,5=24А. Выбираем ближайшее значение из серии ППН – 25А.

Таблица выбора некоторых типов предохранителей

Смотрим на время токовую характеристику, где видно, что время отключения при 60А находится в пределах 10-20с., чего вполне хватает для набора оборотов двигателем.

Допустим у Вас несколько электродвигателей и вам необходимо защитить линию , для этого необходимо :

где —  —  сумма всех токов одновременно работающих электродвигателей, равна расчетному току в линии;

—  пусковой ток эл. двигателя самой большой мощности ;

—  ток расчетный  самой большой мощности из числа работающих эл. двигателей.

После расчета необходимо соблюдать это условие :

Временный предохранитель («жучок»)

Ещё одно замечательное средство плавких предохранителей – возможность его ремонта с помощью подручных средств, но только для временной замены, произведя расчет по сложным формулам, или выбрав диаметр проводника из таблицы:

Таблица для выбора временных плавких вставок

Измерять толщину проволоки нужно микрометром или штангенциркулем. При отсутствии таковых, можно намотать проволоку на карандаш, измерить длину намотки, поделив её на количество витков получить приблизительный её диаметр.

Как выбрать предохранитель по мощности

Высоковольтные предохранители

Подстанция > Оборудование подстанций

Высоковольтные предохранители используются для защиты электрооборудования электрических сетей напряжением выше 1000 В от токов короткого замыкания и токов недопустимых перегрузок.
Основными техническими характеристиками предохранителей являются номинальное напряжение, номинальный длительный ток, зависимость времени плавления вставки от тока. Отключающую способность предохранителей характеризуют номинальной отключаемой мощностью. Защитным элементом предохранителя является плавкая вставка, включенная последовательно в электрическую цепь защищаемой сети.
Предохранители, обладающие способностью резко уменьшать ток в цепи при коротком замыкании, называются токоограничивающими . При прохождении через плавкую вставку токов короткого замыкания или длительного тока перегрузки она чрезмерно перегревается и плавится, переходя сначала в жидкое, а затем в газообразное состояние. В процессе расплавления металла вставки между контактами предохранителя образуется дуга. Длительность горения и скорость гашения электрической дуги внутри предохранителя зависят от конструкции предохранителя и правильности выбора плавкой вставки. После гашения дуги электрическая цепь полностью разрывается.
Время перегорания плавкой вставки зависит от величины проходящего через нее тока и называется защитной или токовременной характеристикой плавкой вставки, которая служит для определения выдержки времени отключения аварийных токов, а также расчетов селективной работы предохранителей и релейной защиты электроустановки.
Ток, плавящий вставку, определяется конструкцией предохранителя, физическими данными самой плавкой вставки (материалом, формой, длиной и поперечным сечением) и температурой окружающего воздуха.
На токовременную характеристику предохранителя влияет также состояние плавкой вставки. Если использовать вставку с оксидной пленкой, у которой вследствие этого уменьшилось сечение плавящегося элемента из-за длительного хранения в ненормальных условиях, то характеристики вставки окажутся измененными.
Плавкая вставка может работать длительное время, если через нее проходит номинальный или меньший электрический ток. При прохождении через предохранитель рабочего тока вставка нагревается, но структура металла не меняется.
Номинальным током плавкой вставки называется ток, который вставка способна выдержать, не расплавляясь и не перегорая длительное время, а номинальным током предохранителя — ток, на который рассчитаны его токоведущие части. Значение номинального тока указывают на токоведущих частях предохранителя и на контактных частях плавких вставок.
Важными показателями предохранителей являются их надежность, стабильность и избирательность, т. е. плавкая вставка предохранителя должна длительное время работать при протекании по ней номинального тока, не перегорать при кратковременных перегрузках, надежно отключать предельный ток без разрушения самого предохранителя и отключать только тот участок электрической цепи при возникновении в любой ее точке короткого замыкания, который защищает данный предохранитель. В этом случае сработать должен тот предохранитель, который расположен ближе к месту замыкания.
Ток, при котором плавкая вставка сгорает в момент достижения ею установившейся температуры, называется пограничным . Если пограничный ток по значению близок к номинальному или несколько больше его, плавкая вставка предохранителя не перегорает при прохождении через нее номинального тока.
Предельно отключаемый ток предохранителя — это наибольший ток, который способен отключить предохранитель при перегорании его плавкой вставки.
Предельно отключаемый ток плавкой вставки должен быть равен или больше максимального расчетного тока короткого замыкания в цепи, защищаемой предохранителем. Если выбор предохранителя произведен неправильно, то длительность горения дуги при перегорании плавкой вставки увеличивается и может привести к разрушению патрона предохранителя.
Разрывной мощностью предохранителя называется наибольшая мощность короткого замыкания, которую способен разорвать предохранитель при перегорании плавкой вставки без разрушения патрона предохранителя.
Защищаемые электрические цели укомплектовываются предохранителями на соответствующие электроустановкам номинальные напряжения и токи. Применение предохранителей, предусмотренных на меньшее номинальное напряжение, может привести к короткому замыканию и разрушению предохранителя. Если использовать предохранитель на большее номинальное напряжение и ток, то он нe обеспечит необходимой защиты и нарушит селективную работу аппаратов и реле защиты, так как имеет другие, отличные от защищаемой цепи характеристики. Для надежной работы предохранителя необходимо, чтобы токовременная характеристика era плавкой вставки была несколько ниже характеристики защищаемого объекта.

В закрытых распределительных устройствах напряжением 6 и 10 кВ применяются предохранители ПК и ПКТ.
Предохранитель ПК (рис. 1) относится к токоограничивающим предохранителям и представляет собой патрон — фарфоровую трубку 8, заполненную мелким кварцевым песком, внутри которой помещена плавкая вставка 10, На концах фарфоровой трубки 8 закреплены латунные колпачки 7 с крышками 6. Контакты патронов располагаются на двух опорных изоляторах 5, закрепленных на стальной плите 1. Контакты 2 снабжены замками, удерживающими патрон от выпадания при возникающих при прохождении токов короткого замыкания электродинамических усилиях. Для присоединения шин распределительного устройства к предохранителю служит хвостовик 4 контакта 2.
Плавкая вставка 10 состоит из медных проволок, покрытых слоем серебра и намотанных на керамический сердечник (стержень) 9 для номинальных токов до 7,5 А. При токах выше 7,5 А медные проволоки имеют вид спиралей и помещены непосредственно внутрь фарфоровой трубки. Проволока плавкой вставки на номинальные токи до 7,5 А по всей длине имеет один диаметр, а на токи выше 7,5 А — разные диаметры, т. е. в этом случае используется проволока ступенчатого сечения, что существенно улучшает характеристики предохранителей. Во время процесса срабатывания предохранителя плавление и испарение таких вставок под действием больших токов происходит неодновременно: сначала плавится участок вставки с проволокой меньшего сечения, а затем-с проволокой большего сечения. Вследствие этого уменьшается длина разрываемого участка и снижается перенапряжение, которое вызывается перегоранием плавкой вставки. Эта конструкция плавкой вставки предохранителя ПК позволяет ограничить перенапряжение до 2,5-кратного значения рабочего напряжения.

Рис. 1. Высоковольтный предохранитель

В обозначении предохранителей указывают: их тип (ПК — с мелкозернистым кварцевым наполнителем), назначение (Т — для защиты силовых трансформаторов, К — конденсаторов, Д — электродвигателей, Н — трансформаторов напряжения), конструктивное исполнение (101 — для предохранителей с номинальным током до 32 А, 102 — для предохранителей напряжением 6 кВ и током от 40 до 80 А, 10 кВ и от 40 до 50 А, 103 — для предохранителей 6 кВ и от 100 до 160 А, 10 кВ и от 80 до 100 А), номинальное напряжение, кВ, номинальный ток, А (он равен току плавкой вставки), номинальный ток отключения, кА, климатическое исполнение и категорию размещения. Например, предохранитель с мелкозернистым кварцевым наполнителем, предназначенный для защиты силового трансформатора, конструктивного исполнения 102, на номинальные напряжение 10 кВ, ток 40 А и ток отключения 20 кА, для размещения в умеренном климате и внутренней установки обозначают ПКТ 102-10-40-20У3.
Для мачтовых трансформаторных подстанций применяют предохранители ПКТ соответствующего климатического исполнения (У, ХЛ, Т) и 1-й категории размещения. Их патроны выполняют водонепроницаемыми во избежание отсыревания внутренних частей.
Для защиты измерительных трансформаторов напряжения на напряжение 3 -10кВ применяют предохранители ПKH-10, не имеющие указательного устройства об их срабатывании.

а — общий вид (ПКТ-103), 6 — патроны предохранителя на керамическом стержне (слева) и без стержня (справа), 1 — плита (под опорные изоляторы 5 не показана), 2 — контакт с замком, 9 — патрон, 4 — хвостовик контакта, 5 — опорный изолятор, 6 — крышка, 7 — латунный колпачок, 8 — фарфоровая трубка (кожух), 9 — стержень, 10 — плавкая вставка, 11 — указательная проволока, 12 — указатель срабатывания, 13 — оловянные шарики

В предохранителях ПК плавкую вставку изготовляют из нескольких параллельных проволок, что значительно улучшает условия теплоотдачи и уменьшает общее сечение вставки. В результате этого улучшаются условия охлаждения и гашения электрической дуги, которая возникает в нескольких параллельных каналах при плавлении и испарении проволок, что влечет к разрыву электрической цепи. Кроме того, на проволоки плавких вставок напаяны оловянные шарики 13, служащие для снижения температуры плавления проволок за счет “металлургического эффекта”. Так как температура плавления олова значительно ниже температуры плавления материала вставки, оно плавится раньше и в расплавленном виде проникает в металл проволоки, снижая тем самым на этом участке температуру плавления вставки предохранителя.
Патрон предохранителя ПК необходимо заполнять сухим, чистым мелкозернистым песком с содержанием кварца около 99%, что обеспечивает быструю деионизацию электрической дуги в пространстве между зернами кварца и проникновение паров металла вставки в песок.
Предохранители ПК допускают многократную перезарядку дугогасящего патрона после его срабатывания, при этом спекшийся кварцевый заполнитель заменяют. При замене плавкой вставки следует точно соблюдать длину проволоки, соответствующую данному типу предохранителя, а также расстояние между отдельными проволоками и стенками патрона. Несоблюдение длины проволоки и расстояний приводят к разрушению предохранителя. Трубки с плавкими предохранителями герметически запаивают.
Предохранитель ПК является токоограничивающим защитным аппаратом, так как ток короткого замыкания обрывается после расплавления и испарения металла не в момент его естественного прохождения через нулевое значение, а значительно раньше, чем он успевает достигнуть своего максимального значения.
Предохранители для внутренней установки снабжены указателем срабатывания 12, который состоит из металлической втулки, пружины, указательной проволоки 11 и головки с крючком. Втулка со вставленной в нее пружиной закреплена на крышке патрона. Один конец пружины прикреплен к головке указателя крючком, а другой присоединен к втулке. В нормальном рабочем состоянии пружина сжата. При перегорании плавкой вставки перегорает и указательная проволока, освобождая пружину, которая выбрасывается вместе с головкой из предохранителя, по чему судят о том, что вставка предохранителя перегорела.
Наибольшая отключаемая мощность предохранителей ПК составляет 300 MBА. Они выпускаются на следующие номинальные токи: 2; 3,2; 5; 8; 10; 16; 20; 31,5; 40; 50; 80; 100; 160; 200; 315; 400 А.

Конструктивно предохранители, изготовленные на разные номинальные напряжения, отличаются длиной патрона, а на разные номинальные токи — не только длиной патрона, но и диаметрами патронов и колпачков. При номинальном напряжении 6 кВ на номинальный ток 75 А и выше и при напряжении 10 кВ на ток 50 А и выше патроны предохранителей делают спаренными. Предохранители на токи выше 200 А при напряжении 6 кВ и выше 150 А при напряжении 10 кВ имеют по четыре патрона на каждую фразу.

УСТАНОВОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ПАТРОНОВ

Ремонт предохранителей ПКТ и ПКН заключается в проверке целости плавкой вставки, очистке контактных поверхностей, проверке действия замка и указателя срабатывания (для предохранителей ПКТ). Указатель срабатывания при нажатии пальцем на его головку должен свободно переместиться, а при опускании пальца — возвратиться на место. Кроме того, проверяют плотность и полноту засыпки патронов кварцевым песком (при встряхивании патронов не должно быть слышно шума).
Необходимо также контролировать правильность установки предохранителя (по номинальному току). При обнаружении обрыва плавкой вставки патроны заменяют и отправляют в мастерские для перезарядки.
Пластинчатые предохранители низкого напряжения при перегорании или обнаружении на них окалины меняют, трубчатые при перегорании заменяют и отправляют на перезарядку.

• Номинальное напряжение предохранителя должно быть не менее сетевого напряжения
• Ток включения не должен расплавить плавкий элемент быстрее 0,1 с
• Предохранитель должен прервать минимальный ток короткого замыкания в течение 2 секунд.
• Предохранитель должен выдержать номинальный ток In и возможные перегрузки трансформатора 1,3 -1,4 In
• В случае, когда неизвестны условия работы и установки, рекомендуется выбрать номинальный ток предохранителя больше 1,5 In

Выбор предохранителей для защиты установок трехфазного переменного тока 6-35 кв

Номинальный ток установки, а

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя, а

Номинальная трехфазная мощность, ква, защищаемой установки при напряжении, кв

Каждый предохранитель выполняет функцию защиты электрических цепей и оборудования от перегревания при прохождении тока с показателями, значительно превышающими номинальные. Для того, чтобы правильно обеспечить надежную защиту необходимо заранее делать расчет плавких предохранителей. Данные элементы рассчитаны на эксплуатацию в самых различных условиях, поэтому требуется их индивидуальный подбор для каждого конкретного случая.

Группы предохранителей

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

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

Предохранители делятся на следующие основные группы:

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

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

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

Принцип действия плавких предохранителей

Принцип действия одноразовых защитных устройств очень простой. Внутри каждого из них находится калиброванная проволока, соединяющая контакты. Если значение тока не превышает предельно допустимых норм, происходит ее нагрев примерно до 70 градусов. Когда электрический ток превышает установленный номинал, нагрев проволоки существенно увеличивается. При определенной температуре она начинает плавиться, в результате чего происходит разрыв электрической цепи. Перегорание проводка происходит практически мгновенно. Из-за этого предохранители и получили свое название – плавкая вставка.

В разных конструкциях плавкой вставки предохранителя подбирается таким образом, чтобы срабатывание происходило при установленном значении тока. В процессе эксплуатации плавкие предохранители периодически выходят из строя и подлежат замене. Как правило их не ремонтируют, однако многие домашние мастера вполне успешно проводят их реставрацию.

Поскольку перегорает лишь сама проволока, а корпус остается целым, необходимо заменить ее и устройство продолжит выполнять свои функции. Новые технические характеристики зачастую не только не уступают старому прибору, но и во многом превосходят его, поскольку качество ручной сборки всегда выше заводской. Основным условием является правильный выбор материала проводника и расчет его сечения.

Общие правила расчета

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

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

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

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

Онлайн расчет диаметра провода для плавких вставок предохранителей

Все расчеты можно выполнить гораздо быстрее, воспользовавшись онлайн-калькулятором. В соответствующие окна вводятся данные о материале вставки и токе, после чего в окне результата появятся данные о диаметре проволоки.

Плавкие вставки

В предыдущей статье мы рассмотрели условия выбора плавких предохранителей. В этой же статье, речь пойдет непосредственно о примере выбора плавких предохранителей для асинхронных двигателей и распределительного щита ЩР1, согласно схеме рис.1 (схема дана в однолинейном изображении). Самозапуск двигателей исключен. Условия пуска легкие. Технические характеристики двигателей приведены в таблице 1.

Рис. 1 – Схема защиты плавкими предохранителями группы короткозамкнутых асинхронных двигателей

Таблица 1 – Технические характеристики двигателей 4АМ

Обозначение на схеме	Тип двигателя	Номинальная мощность Р, кВт	КПД η,%	Коэффициент мощности, cos φ	Iп/Iн
1Д	4АМ112М2	7,5	87,5	0,88	7,5
2Д	4АМ100L2	5,5	87,5	0,91	7,5
3Д	4АМ160S2	15	88	0,91	7,5
4Д	4АМ90L2	3	84,5	0,88	6,5
5Д	4АМ180S2	15	88	0,91	7,5

1. Определяем номинальный ток для двигателя 1Д:

2. Определяем пусковой ток для двигателя 1Д:

3. Определяем номинальный ток плавкой вставки предохранителя FU2:

Iн.вс. > Iпуск.дв/k = 111,15/2,5 = 44,46 А;

где:
k =2,5 — коэффициент, учитывающий условия пуска двигателя, в моем случаем пуск двигателей легкий. Подробно выбор коэффициента, учитывающий условие пуска двигателя рассмотрен в статье: «Условия выбора плавких предохранителей».

Выбираем плавкую вставку предохранителя FU2 на ближайший больший стандартный номинальный ток 50 А, по каталогу на предохранители NV-NH фирмы ETI, согласно таблицы 2.

Номинальный ток отключения для предохранителей NV/NH с характеристикой АМ составляет 100 кА. По этому условие Iном.откл > Iмакс.кз., будет всегда выполнятся.

Аналогично рассчитываем номинальный ток плавкой вставки для двигателей 2Д-5Д и заносим результаты расчетов в таблицу 3.

Обозначение на схеме	Тип двигателя	Ном.ток, А	Пусковой ток, А	Номинальный ток плавкой вставки, А		Ном. ток предохранит., А
Расчетный				Выбранный
1Д	4АМ112М2	14,82	111,15	44,46	50	50
2Д	4АМ100L2	10,5	78,8	31,52	40	40
3Д	4АМ160S2	28,5	213,7	85,48	100	100
4Д	4АМ90L2	6,14	39,9	15,96	20	20
5Д	4АМ180S2	28,5	213,7	85,48	100	100

4. Выбираем плавкую вставку предохранителя FU1.

4.1 Определяем наибольший номинальный длительный ток с учетом, что у нас включены все двигатели:

4.2 Определяем наибольший ток, учитывая что наиболее тяжелым режимом для предохранителя FU1, будет пуск наиболее мощного двигателя 5Д при находящихся в работе двигателях 1Д, 2Д, 3Д, 4Д.

Выбираем плавкую вставку предохранителя FU1 на номинальный ток 125 А.

Теперь нам нужно проверить выбранные плавкие вставки на отключающую способность короткого замыкания для отходящих линий в соответствии с ПУЭ раздел 1.7.79, время отключения не должно превышать 5 сек. Для проверки берется ток однофазного замыкания на землю в сети с глухозаземленной нейтралью.

Значения токов короткого замыкания для проверки отключающей способности предохранителей берем из статьи: «Пример приближенного расчета токов короткого замыкания в сети 0,4 кв».

Проверим выбранную плавкую вставку предохранителя FU2 на отключающую способность.

Двигатель 1Д защищен плавкой вставкой на 50 А, ток однофазного КЗ составляет 326 А, максимальный ток отключения плавкой вставки при времени 5 сек составляет 281 А согласно таблицы 2, Iк.з.(1) = 326A > Iк.з.max=281A (условие выполняется). Аналогично проверяем и остальные предохранители, результаты расчетов заносим в таблицу 4.

Проверим на отключающую способность предохранитель FU1, учитывая, что ток трехфазного короткого замыкания в месте установки предохранителя Iк.з(3) = 2468 А.

Предельно допустимый ток отключения для предохранителя FU1 с плавкой вставкой на 125 А составляет 100 кА > 2468 A (условие выполняется).

Таблица 4 – Результаты расчетов

Обозначение на схеме	Номинальный ток плавкой вставки, А	Iк.з.(3), А	Iк.з.(1), А	Максимальный ток отключения плавкой вставки при времени 5 сек. Iк.з.max, A	Примечание
FU1	125	2468	—	—
FU2	50	—	326	281	Условие выполняется
FU3	40	—	222	195	Условие выполняется
FU4	100 (80)	—	429	595 (432)	Условие не выполняется
FU5	20	—	122	86	Условие выполняется
FU6	100 (80)	—	429	595 (432)	Условие не выполняется

Как видно из результатов расчета для предохранителей FU4 и FU6 чувствительности к токам КЗ не достаточно. Чтобы увеличить чувствительность к токам КЗ, можно увеличить сечение кабеля, в данном случае увеличение сечение кабеля, является не целесообразным.

Либо уменьшить номинальный ток плавкой вставки для предохранителей FU4 и FU6, отстраиваясь от пусковых токов и учитывая, что условия пуска двигателя легкие (время пуска 5 сек.).

Как показывает опыт эксплуатации, для надежной работы вставок пусковой ток не должен превышать половины тока, который может расплавить вставку за время пуска.

Исходя из этого, выбираем ток плавкой вставки для предохранителей FU4 и FU6 на 80 А, где: Iк.з.max = 432 А при времени 5 сек., пусковой ток равен 213,7 А (условие выполняется).

Как выбрать предохранитель для авто усилителя

Для того чтобы сделать установку автомобильного усилителя безопасной вам необходимо защитить силовую проводку от аккумулятора до усилителя при помощи предохранителя. Вот типичная схема подключения усилителя:

В большинстве автомобилей аккумулятор стоит под капотом возле двигателя, а усилитель чаще всего располагают в багажнике или в салоне автомобиля (смотрите нашу статью о том где установить усилитель). Для того чтобы подвести питание к усилителю используют силовой провод  большого сечения, который проходит через весь салон автомобиля. Если усилитель расположен в багажнике а аккумулятор под капотом то в среднестатистическом автомобиле требуется 5-6м. силового провода для того чтобы подключить усилитель. При этом провод проходит как минимум через одну металлическую стенку (стенку моторного отсека), проходит под ковром в салоне, за обшивкой багажника. Провод проходит возле металлического кузова автомобиля, замыкание на который приведет к пожару! Даже если вы очень грамотно провели провод, используя резиновые втулки или другие безопасные переходы при проходе провода через стенку моторного отсека и провод по всей длине дополнительно закреплен и защищен гофрированной трубкой, существует вероятность (пусть малая но все же!) замыкания например в случае ДТП. Вы же не хотите чтобы ваш автомобиль из-за копеечной экономии выглядел вот так:

Вот и никто не хотел бы. Однако, по статистике больше половины возгораний в автомобилях происходит именно из-за замыканий электропроводки. Так что предохранитель для защиты силового провода использовать нужно обязательно!

Итак, предохранитель возле аккумулятора мы используем для защиты провода а не усилителя как думают некоторые. Для защиты внутренних цепей усилителя у него есть встроенные предохранители а также другие схемы защиты. Так как мы защищаем провод то номинал предохранителя мы выбираем исходя из сечения провода. В следующей таблице, которую мы взяли из правил EMMA (Европейской Ассоциации Мобильного Медиа) приведены максимальные значения предохранителей для каждого сечения провода, используемого в автозвуке. А сечение провода нужно выбирать в соответствии с мощностью системы как мы уже писали в статье про выбор силового провода.

Например, если мы выбрали для питания нашей системы провод 4 Ga (20мм²), то мы можем поставить предохранитель максимум с  номиналом в 100А. Меньше можно, больше нельзя. На самый распространенный в любительских инсталляциях провод в 8Ga (8мм²) максимальный допустимый предохранитель 50А.

Можно ли ставить предохранитель меньше? Можно, главное чтобы он не был меньше по номиналу чем предохранители на вашем усилителе, иначе он может сгореть в момент пиковых нагрузок и музыка на этом закончится, придется идти менять предохранитель 🙂

Теперь собственно о самом предохранителе. Они бывают нескольких видов. Самым распространенными видами являются типы AGU и ANL. Они существенно отличаются конструктивно.

Предохранитель типа AGU

Предохранитель mini-ANL

предохранитель типа ANL

 

 

 

 

 

Предохранители типа AGU наиболее распространены в любительских автозвуковых инсталляциях из-за того что они и их держатели дешевле. Они представляют из себя стеклянный цилиндр с металлическими наконечниками и плавкой вставкой посередине. Главный недостаток предохранителей типа AGU это то что они сделаны из нескольких элементов-металлические наконечники и плавкая вставка соединены между собой контактной сваркой и в условиях окисления и вибрации при установке на автомобиль они могут отказать. Кроме того, в держателе предохранитель типа AGU обжимается пружинными контактами что тоже ненадежно.

 

Этих недостатков лишены предохранители типа ANL. Они изготовлены из единой металлической пластины, которая сама и является плавкой вставкой. Такой предохранитель надежно фиксируется болтами в держателе и вероятность отказа от вибрации или окисления практически равна нулю.

В автомобилях чаще всего используют предохранители mini-ANL или AFS, так как обычные ANL весьма немалого размера. Мы в своих установках практически всегда используем предохранители и держатели предохранителей Connection и Connects2 из-за их отличного качества.

 

 

 

 

 

Еще несколько правил по расположению предохранителя.

1.  Располагайте предохранитель как можно ближе к аккумулятору из соображений всё той же безопасности. По правилам-на длине провода не больше 30см от клеммы аккумулятора.
2. Закрепляйте держатель предохранителя жестко к кузову для того чтобы провод вместе с предохранителем от вибрации не угодил в подвижные части двигателя или еще куда-нибудь.
3. Ставьте предохранитель в доступном месте чтобы не приходилось разбирать пол машины чтобы до него добраться, кроме того место установки должно быть сухим, чтобы вода не попадала на предохранитель. Зачем-надеюсь понятно.

 

Удачных установок!

78764 Всего 16 Сегодня

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Как выбрать предохранитель?

Несмотря на то, что сегодня повсеместно применяются автоматы защиты, в ряде случаев требуется установка плавкого предохранителя – классического устройства, применяемого электротехниками для защиты электрической сети от перегрузки, короткого замыкания.

Можно сказать, что для некоторых устройств именно установка предохранителя является вариантом более предпочтительным, а то и незаменимым, выполняя роль важного звена в электроцепи в:

• автомашинах;
• бытовой электронике и прочей аппаратуре;
• системах энергетического снабжения;
•  промышленных электрических установках.

В народе предохранители называют чаще всего пробками, и они по-прежнему работают в огромном числе распредщитков в домах, оставшихся от советского периода застройки. Недорогие, маленькие по размеру, они популярны, потому что их просто заменить, к тому же, они хорошо справляются со своей задачей.

Что такое предохранитель и как он работает

Предохранитель защищает от перегрузок тока посредством компонента, который называется плавкой вставкой. При определенных параметрах проводник расплавляется, и электрическая цепь размыкается. Вставки бывают одноразовыми, а предохранитель – это своего рода их многоразовый держатель.

В разных предохранителях используются разные вставки. Так, вставка может быть в виде тонкой проволоки, которые применяются в электронике. В цепях, где ток превышает тысячу ампер, применяются массивные пластины. В любом случае срабатывание происходит через несколько ступеней:

• компонент разогревается;
• происходит расплавление металла и его испарение;
• возникает электродуга;
• происходит ее гашение.

После этого наступает отключение.

Как выбрать предохранитель

Все предохранители отвечают единым параметрам:

• номинальное рабочее напряжение – это одна из главных характеристик предохранителя. В продаже можно найти устройства, предназначенные для тока переменного в 230, 400, 55 и 690 В, тока постоянного от 24 до 1000 В. При этом в сети напряжение должно быть меньшим или равным тому, что является номинальным напряжением. Если же в предохранителе номинал меньше, чем в сети, то вероятно возникновение короткого замыкания;
• номинальный ток вставки – это обозначение тока, который допустим для плавкой вставки. Вставка перегорит при превышении предельно допустимого номинального тока. Проводники, которые устанавливаются в корпусе предохранителя, могут быть рассчитаны на разные номинальные токи. При этом в одном предохранителе допустимо устанавливать вставку от десяти до сотни А, как, например, в модели ПН-100. Немаловажно то, что если наступают кратковременные или малозначительные перегрузки, то вставка должна оставаться целой, как, например, при запуске электродвигателя. Вообще время наступления расплавления вставки должно наступать не ранее чем после 1 часа при превышении на 25 процентов тока от номинального. Однако при превышении на 60 процентов в течение часа вставка должна плавиться;
• номинальный ток предохранителя.

В целом говорить о выборе предохранителя вряд ли корректно. Выбирать тут нечего, нужно искать именно тот предохранитель, который бы отвечал конкретным условиям. Главным условием можно назвать следующее: плавкая вставка предохранителя должна иметь номинальный ток со значением, превышающим номинальный ток цепи, которую защищает предохранитель. При этом напряжение данного предохранителя должно совпадать с сетевым напряжением.

Предохранители выбирают разных типов. Так, для сельских сетей низкого напряжения используются внутри помещения предохранители трубчатого и пробочного типа с нормированными по особой шкале номинальными токами – от 4 до 300 А.

Установку предохранителей производят в местах уменьшения сечения проводника в направлении мест энергопотребления, в местах ввода в сооружения и на головном участке сети. Если случится авария, то перегореть должен только тот предохранитель, который находится ближе прочих к месту повреждения. Этого можно достичь, если в каждом предохранителе плавкая вставка будет иметь номинальный ток с уменьшением в сторону от источника питания.

Предохранители автоматические

Кроме плавких предохранителей, существуют автоматические. Принято различать несколько типов:

• автоматические выключатели, именуемые также электромеханическими предохранителями;
• автоматы электронные;
• самовосстанавливающиеся автоматы.

Наибольшее распространение в настоящее время получили автоматические выключатели. Популярность их объясняется тем, что, в отличие от плавких предохранителей, они не требуют столь частой замены и более функциональны. Так, автомат можно без проблем и очень быстро включить повторно, а управлять им – на расстоянии, дистанционно.

Как устроен предохранитель-автомат

Каждый из автоматов работает, обеспечивая электромагнитную и тепловую защиту. При тепловой защите расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, пропускающую через себя электроток, который ее и нагревает. Когда же ток доходит до максимально допустимой величины порога, срабатывает защита – благодаря деформированию самой пластины. Размеры минимального тока связаны с типом предохранителя. Удобство такого устройства в том, что, остывая, пластина вновь приобретает прежний вид и становится пригодной к дальнейшей эксплуатации.

Как выбрать предохранитель-автомат

При выборе автомата нужно, в первую очередь, принимать во внимание такой показатель, как номинальный ток. Его максимальное значение не должно быть больше максимальной нагрузки в проводке – более того, нагрузка проводки должна быть больше на 15 процентов. Только в этом случае возможна ее защита.

Вторым критерием отбора является выбор предохранителя, наиболее близкого по стандартному ряду.

Наконец, выбор следующего параметра – тока срабатывания –  зависит от того, для чего приобретается аппарат. Так, в доме или квартире можно установить сразу несколько предохранителей-аппаратов, в каждом из которых выбор номинала зависеть будет от той нагрузки, что несет каждая линия. Разумеется, при разработке электросхемы не нужно забывать и о селективности, то есть о том, что аппараты, расположенные в разноуровневых местах, должны работать по очереди – низший уровень раньше верхнего.

На вводе обычно ставят перед счетчиком автомат основной и двухполюсный, после чего производится подключение однополюсных автоматов по каждой из отдельных электролиний. Существуют также автоматы дифференциальные, предназначенные для работы в виде собственно автомата и УЗО.

Если главный ввод вы планируете как трехфазный, то стоит установить четырехполюсный предохранитель автоматического типа, распределив всю нагрузку на все линии равномерно. Когда требуется установить газовые котлы, станки с электродвигателем, применяют трехфазный ввод с соответствующим автоматом четырехполюсного типа и номиналом, который меньше главного, расположенного на входе.

Для основных однофазных потребителей применяются три типа предохранителя:

• тип силовой, или D – их используют при установке, к примеру, стиральной машины;
• освещение, или В;
• для хозпомещений, или С – имеется в виду обустройство подвала или гаража.

Электронные предохранители

Они бывают самовосстанавливающимися, сигнализирующими о наступлении аварии, восстанавливающими питание посредством внешнего вмешательства

море полезной информации о питании для автозвука

1. Главное – питание. С него надо начинать аудиосистему.

2. Лучшее питание должно быть у самого мощного усилителя – как правило у усилителя сабвуфера

3. Как выбрать толщину провода?
Очень просто – прочитайте 100500 статей про выбор толщины провода, закончите курсы “школоты автозвука”, сделайте сложные расчеты на логарифмической линейке и обязательно закончите курс “теоретические основы электротехники” в каком-нибудь вузе.

 Ну или выбирайте так:

• до 800 Ватт – 4Ga (25кв),
• 800+ Вт – 2 Ga (35кв),
• 1,5 кВт и больше – 0ga (50 кв)

Речь о суммарной мощности системы. Если вы выберете провод слишком толстый – ничего страшного, если слишком тонкий – будет потеря вольтажа от начала провода до конца. То есть под капотом будет 12.5 Вольт, на моноблоке 11.5 Вольт – это очень и очень … нехорошо, так как при этом вы не только рискуете спалить усилители, но и прогреваете провод. И чем он тоньше – тем сильнее будет прогреваться.

Для наглядности – если запитать усилитель тонкой проволокой – она накалится до красна. Если при этом она будет в силиконовой оплетке… ну вы поняли. 

4. Вольтметр должен стоять обязательно. В любом виде, но вы должны знать что происходит в системе на каких треках. Как минимум вы должны померить вольтаж после запуска аудиосистемы в двух местах:
 

• под капотом
• и на самом большом потребителе (как правило моноблоке) –

вольтаж должен быть одинаковый и не просаживаться ниже 12 Вольт.

5. Забудьте про конденсаторы (накопители).
Единственная польза от конденсатора – это вольтметр, если он на нем есть, если же нет – польза от конденсатора только продавцу конденсаторов. Конденсатор стоит не дешево – купите лучше провод потолще или дополнительный АКБ

6. Как выбрать дополнительный АКБ?

В идеале – он должен быть точно такой же как и под капотом, еще лучше – если они будут оба новые.

Если нет возможности поставить такой же – пусть они будут одного типа:

• оба АГМ,
• либо оба литий.

Вы можете поставить АГМ вместе с кислотой или даже АГМ вместе с литием – но АКБ с большим вольтажем будет постоянно находиться в состоянии разряда, пока общий вольтаж не выровняется. На практике – я использовал много раз АГМ и кислоту и ничего за год и больше эксплуатации не происходило.

7. Как подключать доп АКБ? Реле, переходники – на… все это – просто соедините плюс с плюсом и минус с минусом.

8. Помимо сильных потребителей – не забывайте про самый слабый – ГУ (магнитолу) – не запитывайте ее от прикуривателя или от рандомной проводки, на которой найдете плюс и минус.

Не ленитесь – тащите и плюс и минус от туда же, откуда взяли питание на усилки. Так будет ниже риск получить наводки и магнитола не будет выключаться, когда вы заводите автомобиль.

9. Генератор очень важен. Если опустить кучу теории – генератор нужно выбирать так – на каждый киловатт мощности нужен генератор 80 А + АКБ 69-70 Ач.

Это конечно идеальная картина и часто в системах потребляющих 4 кВт стоят штатные гены на 100А и пара АКБ.
Но если генератора будет не достаточно – АКБ будут постоянно разряжаться, пока играет музыка и в конце концов вольтаж начнет падать.

Короче, что бы не париться – люксовая приора с родным геной и родным не дохлым АКБ может иметь стабильную аудиосистему около 2 кВт. Еще проще – кикс тысячник и пару сабов в 1Ом = гена 115-120 А + АКБ 70 Ач. Играть будет 🙂

10. Никогда не покупайте алюминиевый провод. Даже объяснять не буду – просто не покупайте! Только медь!

11. Чем промышленный кабель отличается от брендовых автомобильных?

Во-первых сечением – он будет тоньше, но благодаря цене – выгоднее будет купить две протяжки промышленного, чем одну автомобильного и в итоге получить большее сечение за меньшие деньги.
Во-вторых – гибкостью – автомобильный будет более гибкий, с ним будет проще работать.
В третьих – презентабельностью.
В четвертых – лужением. Автомобильные луженые провода дольше не окисляются. На что это влияет? Ни на что 🙂

12. Предохранители. Выбрать предохранитель очень просто – прилагаю таблицу выбора предохранителей

13. Минус нужно тянуть от АКБ, не тащить одну протяжку плюса, а минус брать с кузова, а тащить ОБА провода от АКБ. Если система не мощная – можно и с кузова, но лучше делать все по уму, ведь если система не мощная, то и провода не дорогие, а значит не нужно экономить пять метров провода – лучше сразу сделать как надо.

Минус должен быть такого же или большего сечения чем плюс, не меньше!

14. Где располагать предохранители?

Предохранитель должен стоять на каждом плюсовом силовом проводе как можно ближе к плюсовой клемме АКБ.

Если АКБ два – то на проводе должно быть два предохранителя – возле каждой плюсовой клеммы.

Не ставьте преды возле усилителей – это бесполезно. Предохранитель в случае короткого замыкания (КЗ) должен обесточивать весь провод. Пример – произошло КЗ где то по центру кузова, предохранитель возле усилителя сгорел и усилитель и кусок провода от него до преда – обесточен, но весь остальной провод под напряжением! Если пред сгорает возле АКБ – провод по всей длине кузова обесточен!

15. Главное – питание. С него надо начинать аудиосистему.

Если рубрика полезная и вы хотите еще советы – подписывайтесь!

Как выбрать предохранители для автомобиля

Несмотря на свой достаточно маленький размер, автомобильный предохранитель имеет огромное значение в работоспособности автомобиля и каждой отдельно взятой его системы. Надёжность и состояние предохранителя напрямую влияет на целостность и сохранность всего транспортного средства. Каждый автомобилист обязан знать, какими бывают предохранители и где они находятся. Это позволит при необходимости заменить их своими руками, не обращаясь за помощью к специалистам. Предохранители необходимы для защиты бортовой электросети от резких скачков напряжения, которые возникают в случае короткого замыкания. Благодаря легкоплавкому элементу, при опасности она плавится, тем самым разрывая контакт между оборудованием и питанием, идущим на него. Размыкая сеть, сгорает только предохранитель, но остаётся целым и невредимым узел, система или агрегат, которые были под его защитой. В выходе из строя этих элементов нет ничего страшного. Замена легко выполняется своими руками, а сами они достаточно дешёвые. Их стоимость в десятки, а порой и сотни раз меньше, нежели цена оборудования, которое защищает предохранитель.

Рекомендации по выборы автомобильных предохранителей.

Разновидности

Для начала разберёмся в существующих типах автомобильных предохранителей. Их можно классифицировать в зависимости от используемых материалов и самой конструкции. Поскольку теперь каждый знает, что чего в автомобиле нужны эти самые предохранители, стоит изучить их разновидности. Теперь к вопросу о том, какие бывают предохранители, использующиеся в авто. Начнём с материалов изготовления. Тут ключевую роль играет то, из чего сделана именно легкоплавкая составляющая. Потому элементы делят на:

• алюминиевые;
• оловянные;
• свинцовые;
• сплавные (сочетание из свинца и олова).

Важнейшей характеристикой изделия является скорость или время срабатывания. То есть промежуток времени, за который плавкий элемент успевает расплавиться и разъединить цепь. Чем быстрее вставка сможет расплавиться, тем меньше вероятность, что пострадает защищаемое оборудование. Чтобы добиться желаемого результата, эти вставки изготавливаются из специальных сплавов и металлов, которые характеризуются низкой температурой плавления. Они способны быстро переходить из твёрдого в жидкое состояние. Для увеличения скорости срабатывания, в конструкциях некоторых предохранителей дополнительно предусматривается наличие системы подпружинивания. Конструктивно предохранители, используемые для авто, можно разделить на пальчиковые и флажковые.

Пальчиковые изделия получили широкое распространение на классических моделях автомобилей отечественного автопроизводителя в лице АвтоВАЗ. Это стержни, на которые надевается специальная плавкая перемычка. При этом пальчиковые защитные конструкции для авто делятся на пластиковые и керамические предохранители. Учитывая некоторые особенности предохранительных блоков, которыми оснащаются автомобили Жигули, наиболее предпочтительным вариантом считается именно керамический элемент. Он обладает большей устойчивостью по отношению к высокой температуре, считаются надёжнее и не способствуют ложному срабатыванию, если предохранитель начинает греться.

Но на современных автомобилях от пальчиковых конструкций отказались. Теперь основную массу предохранителей представляют флажковые защитные элементы. Они превосходят пальчиковые аналоги по удобству применения, а также опережают в плане надёжности. Флажковые также часто называют ножевыми, поскольку их конструкция предусматривает наличие пары ножек, необходимых для контакта при установке в своё гнездо внутри предохранительного блока. Наименование флажковых предохранителей можно объяснить прямоугольной или квадратной верхней частью, где и располагается непосредственно сам легкоплавкий элемент или перемычка. Головки на флажках делают разного цвета, который напрямую зависит от номинала. Визуально действительно напоминает флаг, откуда и пошло соответствующее название. Флажковые элементы в предохранительном блоке ценятся за хороший и крепкий контакт в посадочном гнезде. Но для извлечения устройства требуется использовать специальное приспособление.

Автопроизводители предусматривают этот момент, и размещают щипцы из пластика на крышке предохранительного блока с его внутренней стороны. При необходимости такой инструмент легко найти в любом магазине автомобильных товаров. Если действуете в экстремальных условиях, либо просто некогда искать и покупать щипцы, можно ухватиться на флажок с помощью плоскогубцев. Но здесь крайне важно быть аккуратным, чтобы случайно не спровоцировать замыкание выводов. Лучше всё же взять специализированное приспособление.

Понятие номинала

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

Зависимость цвета от номинала

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

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

Важно учитывать, что оттенки девайсов могут несколько отличаться. Потому лучше предварительно заглянуть в руководство по эксплуатации конкретно вашего автомобиля, а также внимательно изучить информацию на крышке предохранительного блока и цифровые обозначения на самих предохранителях. Значение номинала рассчитывают исходя из того, какая нагрузка ложится на электроцепь, когда включаются все запитанные через предохранитель потребители, плюс даётся небольшой запас по прочности. Все эти параметры просчитывают ещё на этапе производства. Информация о расположении и назначении каждого отдельно взятого предохранителя детально описывается в руководстве по эксплуатации и в инструкциях по ремонту. Плюс сама крышка блока с предохранителями также содержит полезную и необходимую автомобилисту информацию. Прежде чем менять сгоревший элемент, нужно проверить, какое у него значение номинала, купить такой же флажок, и установить его на место старого элемента защиты.

Почему важно не перепутать предохранители

Каждый из вас уже прекрасно знает и понимает, что для всех предохранителей предусмотрен определённый номинал, и он адаптирован под конкретные посадочные гнёзда. Каждое гнездо ведёт к той или иной электрической линии автотранспортного средства. Если автомобилист по ошибке или из-за отсутствия соответствующих знаний перепутает места посадки предохранителей, которые отличаются по номиналу, могут возникнуть достаточно серьёзные проблемы. Когда номинал оказывается чрезмерно маленьким, то плавкий элемент будет разрушаться очень быстро при сравнительно небольших нагрузках. Само электрозависимое оборудование, к которому подведён этот предохранитель, может работать в штатном режиме и при стандартных нагрузках. Но сам защитный элемент адаптирован под меньшую силу тока. И если он сталкивается со значением, превышающим его порог плавления, легкоплавкая составляющая разрушается, цепь размывается и оборудование отключается. Здесь не обязательно нужно, чтобы произошло короткое замыкание. Предохранитель сгорит и без него.

Есть и другая ситуация, когда на место легкоплавкого флажка с маленьким номиналом устанавливают предохранители, рассчитанные на большую нагрузку. Тогда с защитным элементом может ничего не произойти даже при значительном повышении силы тока, вплоть до короткого замыкания. Плавкий компонент не воспринимают нагрузку как высокую, но для подзащитного оборудования значения превысили допустимую норму. Происходит короткое замыкание, а цепь не размыкается. Поскольку защитный элемент не сработал, начинает гореть электропроводка автомобиля, может выйти из строя всё оборудование. Как вы можете наглядно видеть, крайне нежелательно путать между собой предохранители, которые обладают разными номинальными значениями. Нужно использовать исключительно те легкоплавкие элементы, которые предусмотрел автопроизводитель для каждого конкретного посадочного гнезда в предохранительном блоке. Этот же фактор запрещает и настоятельно не рекомендует использовать при замене предохранителей подручные средства, такие как проволока, монета и прочие инструменты. Обычно подобным образом поступают в ситуациях, когда специальные щипцы отсутствуют, а нужно срочно поменять сгоревший элемент. Но вы сильно рискуете, используя подручные инструменты. Особенно это касается любых металлических предметов.

Тут важно понимать, что предохранитель вряд ли будет просто так перегорать, если он установлен в правильное гнездо и имеет соответствующий номинал. С помощью проволоки или монеты разомкнуть цепь, когда в электрооборудовании произошло короткое замыкание, не удастся. Вы лишь спровоцируете ещё большие проблемы. Ваши попытки воспользоваться металлическим предметом могут привести к возгоранию и пожару. Потому только специальные щипцы. Если вы потеряли заводской инструмент, который обычно находится на внутренней стороне крышки предохранительного блока, купите новые щипцы в автомагазине.

Рекомендации по выбору

Чтобы предохранитель не подвёл в самый ответственный момент, перед его установкой нужно убедиться в эффективности защитных характеристик элемента. Старые сгоревшие флажки не подлежат ремонту. Это доступные по цене расходники, которые меняют по мере необходимости. Но прежде чем устанавливать новый элемент, нужно разобраться в причинах выхода из строя его предшественника. Когда в машине есть проблемы, простая замена ничего не даст. Новый предохранитель сгорит так же быстро, как и предыдущий. Менять его по несколько раз в неделю точно не вариант. Если проблема с автомобилем решена, то можно смело покупать и устанавливать защитный компонент в предохранительный блок в соответствующее номиналу посадочное гнездо. При выборе рекомендуется придерживаться нескольких простых советов.

1. Производитель. Доверяйте хорошо зарекомендовавшим себя компаниям, которые выпускают действительно качественные изделия. Поскольку предохранители дешёвые и очень востребованные, многие пытаются вывести на рынок свой продукт. И далеко не всегда он обладает хорошим уровнем качества. Даже такие элементы лучше брать от проверенных изготовителей.
2. Место покупки. Красивая упаковка и известное название на ней ещё не говорит о том, что перед вами хороший предохранитель. Часто автомобилисты сталкиваются с подделками и дешёвыми копиями оригинальных защитных устройств. Чтобы избежать подобных ситуаций, рекомендуется обращаться к сертифицированным продавцам и магазинам с хорошей репутацией.
3. Толщина. Бывает так, что предохранители, имеющие разный номинал, в своей конструкции имеют абсолютно одинаковые по толщине легкоплавкие перемычки. Это явный признак подделки или низкокачественного изделия. Чем выше номинал, тем толще перемычка, поскольку она рассчитана на плавление при более высоких нагрузках. Если вы заметили одинаковую толщину на номинально разных предохранителях, смело выкидывайте всю упаковку. Такие элементы к применению непригодны.
4. Проверка коротким замыканием. Редко предохранители продаются и покупаются поштучно. Обычно это целая упаковка, которая долго и верно служит автовладельцу, хранится в гараже или в машине, чтобы при необходимости всегда был запасной предохранитель. Можно пожертвовать одним из них, тем самым удостовериться в качестве всей партии. Для этого выполняют короткое замыкание вручную. Только не нужно для этих целей жертвовать своим автомобилем. Достаточно подключить к выводам защитного элементы пару проводов через клеммы типа мама, а обратные концы соединить с выводами на автомобильной аккумуляторной батарее. При этом обязательно отключите батарею от электрической сети самого транспортного средства. После такого соединения хороший и функционирующий предохранитель сгорает. Если же легкоплавкий элемент остаётся целым, но начинает плавиться сам корпус, перед вами плохие предохранители. Использовать их категорически не рекомендуется.

Самым действенным способом обеспечить длительную и безотказную работу для предохранителей является ряд мер, направленных на предотвращение возможного возникновения короткого замыкания в бортовой электрической сети. Старайтесь не перегружать автомобиль лишним оборудованием, реально оценивать возможности генератора и аккумуляторной батареи. Также всегда следите за состоянием электрозависимых узлов, систем и механизмов. Нельзя полноценно защититься от короткого замыкания и перегрузки электросистемы автотранспортного средства. Для этого и предусмотрены специальные предохранители, которые фактически приносят себя в жертву, чтобы не пострадало само оборудование. Ведь его стоимость значительно выше по сравнению с ценой на один простой предохранитель.

Процесс выбора предохранителя

｜ SOC

Процесс выбора предохранителя

Правильно подобранные предохранители предотвращают несчастные случаи, отключая аномальные токи, протекающие через электрические цепи. Однако неправильный выбор может привести к мешающим операциям, продолжающемуся течению аномальных токов, образованию дыма и / или пожару и другим опасностям.

Техника безопасности при выборе предохранителей

■ При каком напряжении цепи будет использоваться предохранитель?

Убедитесь, что выбран предохранитель с номинальным напряжением выше, чем напряжение цепи.

Номинальное напряжение предохранителя – это максимальное напряжение, при котором предохранитель может безопасно отключить аномальный ток. Если напряжение цепи выше номинального напряжения предохранителя, существует опасность, что предохранитель может выйти из строя, как показано ниже. Будьте осторожны.

■ Будет ли предохранитель использоваться в цепи переменного или постоянного тока?

Выбирайте только предохранители с номиналом постоянного тока для цепей постоянного тока и предохранители с номиналом переменного тока для цепей переменного тока.

Для цепей переменного тока существует тенденция к гашению дуговых разрядов, когда напряжение источника питания падает до нуля, как показано на Рисунке 1 ниже.Следует проявлять осторожность при использовании цепей постоянного тока, поскольку напряжение постоянного тока не стремится к нулю, и, следовательно, существует риск того, что дуговый разряд может не погаснуть, что может привести к разрушению предохранителя.

Следовательно, из-за разницы в характеристиках цепей переменного и постоянного тока ошибочное использование предохранителя переменного тока в цепи постоянного тока или предохранителя постоянного тока в цепи переменного тока может привести к аварии.

■ Каков коэффициент мощности / постоянная времени цепи, в которой должен быть установлен предохранитель?

Величина индуктивности цепи связана с величиной коэффициента мощности или постоянной времени.При прерывании аномального тока в цепи с большой индуктивностью может возникнуть напряжение дуги, превышающее напряжение источника питания, и предохранитель может оказаться не в состоянии безопасно отключить ток. Чем больше индуктивность, тем больше энергия дуги, генерируемая предохранителем. Предохранитель разрушается, если он не выдерживает энергии дуги.

При выборе предохранителей убедитесь, что выбранный вами предохранитель может безопасно устранять аномальные токи в оборудовании, в котором он будет использоваться.

■ Как будет установлен предохранитель?

(1) Монтаж непосредственно на монтажной плате

a) Тип поверхностного монтажа

b) Клеммы пропущены через отверстия в монтажной плате (контактные клеммы, выводы выводов и др.)

(2) Установка предохранителя в патрон (или зажимы)

(3) Непосредственно прикручен к цепи

Свяжитесь с нами для разработки предохранителей по индивидуальному заказу с учетом требований вашей формы и размеров.

■ Какой большой ток будет проходить через цепь, в которой будет использоваться предохранитель?

Для каждого предохранителя определен номинальный ток

А, и это значение указано на нем. Понимание следующих токов цепи (включая их формы сигналов) важно для выбора соответствующего номинального тока и номинального тока отключения ^{* 1} для предохранителя, чтобы предотвратить ложные срабатывания и гарантировать, что предохранитель способен отключать аномальные токи.
・ Установившийся ток
・ Пусковой ток
・ Аномальный ток

* 1 «Номинальная отключающая способность» используется в серии IEC 60127 (миниатюрные предохранители), «номинальная отключающая способность» в серии UL / CSA 248 (низковольтные предохранители) и «номинальная отключающая способность» в JIS C 6575 (миниатюрные предохранители ), но все они относятся к номинальному току отключения.

(1) Оценка установившегося тока

Во избежание нежелательной работы при длительном использовании, пожалуйста, выберите предохранитель, который имеет время-токовые характеристики до возникновения дуги ^{* 2} , так чтобы ток предохранителя был значительно больше, чем установившийся ток (среднеквадратичное значение) фактической цепи, в которой будет установлен предохранитель. На рисунке 2 показан пример необходимой разницы (запаса) между током предохранителя и фактическим током цепи.

* 2 Время-токовые характеристики перед дугой:
Как показано на Рисунке 3, время-токовые характеристики перед дугой создаются из средних значений времени перед дугой для ряда постоянных токов. Это не гарантия характеристик предохранителя. Этот ток представляет собой ток, который протекал бы в цепи, если бы предохранитель был заменен перемычкой с незначительным импедансом (предполагаемый ток).

(2) Оценка пускового тока

Как правило, невозможно оценить пусковые токи с помощью время-токовых характеристик до возникновения дуги, поскольку пиковые значения пусковых токов резко меняются со временем.Тем не менее, можно оценить возникновение мешающих операций, сравнивая интеграл Джоуля схемы ( I _m ² t , интеграл квадрата мгновенного тока, прошедшего через цепь за определенный интервал времени. ) с преддуговым интегралом Джоуля предохранителя ( I _f ² t ) в кратковременном диапазоне, когда тепловыделение от плавкого элемента к корпусу предохранителя или выводам предохранителя невелико.

Процесс оценки
i) Повторно измеряйте форму волны тока в цепи от момента включения оборудования (пусковой ток) до установившегося тока.
ii) Разрядите оставшийся электрический заряд в конденсаторе цепи и измерьте форму волны тока. Если есть такой компонент, как термистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры, измерьте форму волны тока при минимальном сопротивлении.
iii) На основе измеренной формы волны тока вычислите интеграл Джоуля схемы ( I _m ² t ) для каждого момента времени.Например, интеграл Джоуля схемы вычисляется следующим образом, если у вас есть интеграл Джоуля для 0,01 с, а интервал выборки ⊿ t равен 0,001 с. Обратите внимание, что мгновенное значение тока, протекающего по цепи, представлено как i _m ( t ). На практике используется еще меньший интервал выборки. Для объяснения процесса было выбрано большее значение. 0,01 с разделить на 0,001 с равно 10. Следовательно:

iv) Рассчитайте интеграл Джоуля для каждого раза и нанесите значения на график, как показано на рисунке 4.
v) Как показано на рисунке 5, постройте график с максимальным интегралом Джоуля схемы и интегралом Джоуля до возникновения дуги предохранителя в зависимости от времени. Во избежание ложных срабатываний всегда необходимо соотношение между максимальным интегралом Джоуля в цепи и интегралом Джоуля перед дуговым разрядом предохранителя, а для предотвращения ложных срабатываний, вызванных старением, необходимо выбирать предохранители с достаточным запасом (например, заштрихованная область на рисунке 5). Поскольку необходимый запас различается в зависимости от условий использования, необходимо провести оценку фактического оборудования, в котором будет использоваться предохранитель.

(3) Оценка аномального тока

Измерьте максимально возможный аномальный ток и выберите предохранитель с номинальным током отключения, который может отключить этот аномальный ток. Кроме того, следует также измерить минимально возможный аномальный ток. В сравнительно кратковременной области интеграл Джоуля предохранителя должен быть меньше или равен интегралу Джоуля цепи, когда через него протекает минимальный аномальный ток. В сравнительно длительной области минимальный ток перед дугой предохранителя должен быть меньше или равен аномальному току.Суждение о том, выполняются ли эти два соотношения, в зависимости от условий защиты, в какой момент и в течение какого времени требуется прервать аномальный ток, в большинстве случаев может быть затруднительным. Поэтому необходимо и важно подтвердить, может ли предохранитель безопасно отключать аномальный ток в реальном приложении.

Перед окончательным выбором предохранителя всегда проверяйте предлагаемый предохранитель в вашем фактическом оборудовании, чтобы убедиться, что предохранитель удовлетворяет всем вашим эксплуатационным требованиям и требованиям безопасности.Обратитесь к местному торговому представителю SOC за помощью в выборе предохранителей.

■ Пояснение к номинальному току

Требования, установленные каждым стандартом, различаются даже для предохранителей с одинаковым номинальным током, и каждый стандарт определяет время до дуги (срабатывания) для кратных номинальному току ( I _N ). Другими словами, время-токовые характеристики до возникновения дуги различаются в зависимости от стандарта, даже если номинальный ток одинаков.

1 июля 2013 г. приказ Министерства экономики, торговли и промышленности (далее «METI»), устанавливающий технические требования к электроприборам и материалам, был полностью пересмотрен (вступил в силу с 1 января 2014 г.) с целью изменения требований к детальным спецификациям. к требованиям безопасности.Третья таблица, приложенная к заказу до пересмотра (далее именуемая «предыдущие технические требования»), в настоящий момент одобрена для использования в качестве одного из критериев требований к характеристикам безопасности для предохранителей в соответствии с интерпретацией Министерства. Заказ. Спецификации, указанные в предыдущих технических требованиях для миниатюрных предохранителей, были частично изменены и пошагово включены в серию JIS C 6575 (Миниатюрные предохранители) с учетом соответствия серии IEC 60127.

В серии JIS C 6575 спецификации в стандартных листах, содержащих букву «J», основаны на предшествующих технических требованиях, а спецификации, содержащие только арабские цифры, основаны на стандарте IEC. Пересмотр стандартов JIS может занять много времени, а выпуск новых версий в некоторых случаях может задерживаться.

В таблицах 2-1, 2-2 и 2-3 показаны примеры минимальных токов предохранителей и времени до дуги / срабатывания, предусмотренных различными стандартами.

■ Время-токовые характеристики

Как показано на рисунке 7, можно спроектировать предохранители с одинаковым номинальным током, но с разными время-токовыми характеристиками перед дугой.Пожалуйста, проконсультируйтесь с торговыми представителями SOC, если необходимо предотвратить неправильную работу из-за пускового тока или когда аномальный ток должен быть прерван быстрее.

■ Номинальный ток отключения

Номинальный ток отключения – это верхнее предельное значение предполагаемого тока, который предохранитель может безопасно отключить в условиях испытаний, определенных в стандарте. Обычно испытания отключающей способности проводятся с использованием цепи с напряжением 1–1.В 05 раз превышающее номинальное напряжение предохранителя. Как показано в таблицах 4-1 и 4-2, значения номинального тока отключения различаются в зависимости от стандарта. Нижнее предельное значение тока, которое предохранитель может безопасно сломать, называется минимальным током отключения. Для предохранителей с минимальным током отключения, превышающим минимальный ток предохранителя, следует соблюдать осторожность, поскольку он не может защитить от токов перегрузки между минимальным током предохранителя и минимальным током отключения.

■ Какова температура окружающей среды предохранителя?

Предохранитель

A срабатывает, когда температура плавкого элемента превышает температуру плавления металла, из которого он состоит, из-за джоулева нагрева, вызванного сверхтоками.На температуру плавкого элемента сильно влияет рассеивание тепла. Как можно понять из рисунка 8, рассеивание тепла зависит от теплопроводности окружающих компонентов, включая зажимы предохранителей, держатели предохранителей, проводку и печатную плату, а также от условий окружающей температуры. Время-токовые характеристики до возникновения дуги, например, меняются в зависимости от температурных условий окружающей среды, как показано на Рисунке 9. Поэтому важно, чтобы окончательные испытания оборудования проводились с конечным применением, подвергающимся действительным механическим, электрическим и окружающим условиям, чтобы для достижения удовлетворительных результатов и желаемой надежности.Влияние температуры окружающей среды на время-токовые характеристики перед возникновением дуги может быть подтверждено изменением номинальных значений температуры, как показано на Рисунке 10. Пожалуйста, свяжитесь с торговым представителем SOC для получения информации по изменению номинальных значений температуры.

Как выбрать предохранитель

Легко представить себе, что вам нужен предохранитель и как его выбрать. Мы все были раздражены или рассержены перегоревшим предохранителем. Иногда нам хочется, чтобы в наших схемах не было такого компонента.С появлением системы распределения электроэнергии в 1800-х годах предохранители стали важным средством предотвращения пожаров. Электрические системы нуждаются в них по той же причине. Электронные системы имеют те же проблемы с пожаром, и им также нужны предохранители (Рис. 1) . Предохранители также предотвратят поражение пользователей опасным напряжением.

% {[data-embed-type = “image” data-embed-id = “5e20e7c9a2dfd52a008b46e9” data-embed-element = “span” data-embed-size = “640w” data-embed-alt = “1. Предохранители защищают пользователей от ударов, а изделия – от возгорания.Хотя эта печатная плата вышла из строя, она не стала причиной возгорания. (Любезно предоставлено flickr, UnknownNet-Photography) “data-embed-src =” https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/01/Figure_1_PCB_burnt__UnknownNet_Photography.5e20e7c903d3f.png?fitto=form = max & w = 1440 “data-embed-caption =” 1. Предохранители защищают пользователей от ударов, а изделия – от возгорания. Хотя эта печатная плата вышла из строя, она не стала причиной возгорания. (Любезно предоставлено flickr, UnknownNet-Photography) “]}%

Какой-то анонимный шут придумал афоризм:« Двадцатидолларовый транзистор всегда сгорит, чтобы защитить десятицентовый предохранитель.«Предохранитель не предназначен для защиты транзистора. Он был бы еще менее пригоден для защиты лазерного диода, поскольку он выходит из строя при перегрузке по току в несколько наносекунд.

Предохранители идеальны для защиты проводов и следов печатных плат от плавления и возгорания. Это может произойти, когда короткое замыкание возникает из-за истирания проводов или замыкания магнитного провода из-за вибрации и сжатия из-за переменного магнитного поля. Другой распространенный выход из строя – электролитические и танталовые конденсаторы, которые могут выйти из строя в результате короткого замыкания.

Вместо того, чтобы рассчитывать на предохранитель для защиты ваших транзисторов, вы можете запитать схему, которую вы разрабатываете, лабораторным источником питания и установить предел тока в амперах или около того. Вы хотите установить ток меньше, чем при плавлении связующего провода внутри транзистора или микросхемы. Тогда ваша некорректная схема просто нагреется, а не взорвется. После того, как вы все заработаете, вы можете спроектировать плавкий предохранитель.

Необходимость в предохранителе

Для всего, что питается от источника с низким сопротивлением, нужен предохранитель.Это может быть продукт, который подключается к розетке, питается от аккумулятора или работает от генератора в вашем автомобиле. Источник с низким импедансом обеспечит большой ток, который расплавит медь и приведет к возгоранию (рис. 2) . Underwriters Laboratories была основана, чтобы помочь страховым компаниям снизить риск страхования от пожаров. Предохранитель может защитить людей от короткого замыкания на корпусе, а также уберечь изделие от возгорания.

% {[data-embed-type = “image” data-embed-id = “5e20e7ec07dbf536008b46f5” data-embed-element = “span” data-embed-size = “640w” data-embed-alt = “2.Эта печатная плата была неправильно расплавлена. Предохранитель должен был перегореть задолго до того, как будет израсходовано такое количество энергии, что приведет к серьезному пожару. (Любезно предоставлено Викимедиа) “data-embed-src =” https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/01/Figure_2_Burnt_ESC_Wikimedia.5e20e7ebbb652.png?auto=format&fit=40max “data-embed-caption =” 2. Эта печатная плата была неправильно расплавлена. Предохранитель должен был перегореть задолго до того, как будет израсходовано такое количество энергии, что приведет к серьезному пожару. (Любезно предоставлено Викимедиа) “]}%

Выберите пакет предохранителей

Как и в большинстве случаев, ваше приложение определит тип предохранителя, который вы будете использовать.Возможно, вам понадобится высоковольтный предохранитель. Если ваш продукт в основном продается в США, то обычный 1/4 дюйма. предохранитель может быть подходящим. В Европе распространены стеклянные предохранители размером 5х20 мм. В автомобильной промышленности во всем мире используются плавкие предохранители. Электрораспределитель может посоветовать вам правильный тип промышленного предохранителя. Если вы защищаете следы на печатной плате, идеально подходят плавкие предохранители для поверхностного монтажа (рис. 3) .

% {[data-embed-type = “image” data-embed-id = “5e20e80ba2dfd59f048b46a4” data-embed-element = “span” data-embed-size = “640w” data-embed-alt = “3.Вы можете припаять предохранители для поверхностного монтажа прямо на печатную плату. У этого есть небольшие зажимы, которые отделяют тепло пайки от предохранителя и обеспечивают легкую замену предохранителя. (Предоставлено Littelfuse) “data-embed-src =” https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/01/Figure_3_SM_fuse_Littelfuse.5e20e80aa1352.png?auto=format&w=14m “data-embed-caption =” 3. Вы можете припаять предохранители для поверхностного монтажа прямо на печатную плату. У этого есть небольшие зажимы, которые отделяют тепло от пайки от предохранителя и обеспечивают легкую замену предохранителя.(Любезно предоставлено Littelfuse) “]}%

Часто вам просто нужно посмотреть на продукты, похожие на ваши, и посмотреть, какие предохранители они использовали. Как говорил мой наставник:« Это не копирование, а использование предшествующий уровень техники ».

Оцените скорость предохранителя

После того, как вы установили комплект предохранителей, возможно, в сочетании с этими усилиями вы должны определить скорость плавкого предохранителя (рис. 4) . быстро, прежде чем провода, дорожки или устройства станут слишком горячими.Тем не менее, быстрый удар может привести к нежелательному отказу из-за кратковременной перегрузки.

% {[data-embed-type = “image” data-embed-id = “5e20e82607dbf52b008b46d4” data-embed-element = “span” data-embed-size = “640w” data-embed-alt = “4. График время-ток описывает, как быстро предохранитель срабатывает при любом заданном токе. Он имеет логарифмическую шкалу. Обратите внимание, что предохранитель на 1 А сработает через 10 000 секунд при подаче ровно 1 А. (Любезно предоставлено Bel Fuse) ” data-embed-src = “https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/01/Figure_4_Fuse_time_current_bel.5e20e82573c54.png? Auto = format & fit = max & w = 1440 “data-embed-caption =” 4. График время-ток описывает, насколько быстро предохранитель перегорит при любом заданном токе. Имеет логарифмическую шкалу. Обратите внимание, что предохранитель на 1 А перегорит через 10 000 секунд при подаче ровно 1 А. (Любезно предоставлено Bel Fuse) “]}%

Лампы накаливания, емкостные нагрузки, а также линейные и импульсные источники питания имеют большой бросок тока при включении. Что может быть сложным с нагрузками, питаемыми от сети переменного тока, так это что, когда вы включаете их, бросок тока может быть менее серьезным, если вы переключаете их, когда входное напряжение просто оказывается равным нулю вольт.Вы должны учитывать условие, когда подключаете питание прямо на максимальное напряжение. Это создаст более крупный и более короткий импульс тока, который может открыть быстродействующий предохранитель.

Размер предохранителя

Однажды я разработал ультрафиолетовый ластик для пластин UVPROM в полупроводниковой машине. Я знал, что если сработает предохранитель, это значит, что что-то серьезно сломано; случайных поездок не будет, по крайней мере, я так думал. Моя ошибка заключалась в том, что размер предохранителя был слишком близок к ожидаемой нагрузке от высоковольтного линейного трансформатора.

В моей лаборатории он работал нормально, но когда маркетологи отнесли его в Electronica в Мюнхен, Германия, машина питалась от 50-тактного переменного тока. Эта более низкая частота означала, что трансформатор имел большие потери и потреблял больше тока. У меня оставалось так мало места, что прямо перед выступлением перегорел предохранитель. К счастью, я использовал европейские предохранители 5 × 20 мм, поэтому я сказал персоналу выставки купить более сильноточные предохранители на месте, снять крышку и вставить предохранители.

К сожалению, несмотря на объяснение моей ошибки, руководство настояло на том, чтобы вместо фиксаторов предохранителей на печатной плате я вставил съемные держатели предохранителей на внешней стороне коробки, что сделало проводку «крысиным гнездом» и усложнила сборку.Вот что происходит, когда отдел маркетинга берет ваш прототип со скамейки запасных и несет его на выставку. Тридцать лет спустя я все еще негодую по поводу необходимости снимать зажимы предохранителей на печатной плате.

Когда я работал в компании по тестированию полупроводников, меня вызвали помочь со стандартами оборудования, необходимого для питания тестера. Предыдущий инженер увеличил размер предохранителей, исходя из максимального потенциального тока, потребляемого сотнями источников питания в устройстве. Мне пришлось растянуть Национальный электротехнический кодекс и правила, касающиеся параллельных цепей, чтобы доказать, что автоматические выключатели (или предохранители) соответствуют размеру проволоки, питающей машину, а не непредвиденной максимальной нагрузке, которая никогда не случится в реальной жизни.Это сэкономило около 10 000 долларов на установке и порадовало клиентов.

Точно так же домашний инспектор в доме, который я недавно купил, сказал, что автоматические выключатели на главной панели слишком велики для 4-тонного кондиционера. Это та же проблема: если провода достаточно толстые для выключателей на 70 А, то можно использовать выключатель большего размера, чем требуется для кондиционера. Предохранители на соединении с блоком переменного тока рассчитаны на защиту этой нагрузки. Вы можете подключить нагрузку 2 А к розетке, не заменяя выключатель на 20 А в панели для более низкой нагрузки.Прерыватель (или предохранитель) защищает домашнюю проводку от возгорания. Изделие 2-A должно иметь собственную защиту от возгорания и короткого замыкания.

Все это означает, что вы должны рассчитывать предохранитель на основе предотвращения возгорания предметов, а не на 10% -ное значение выше рабочего тока. Измерьте рабочий ток при любых условиях и при любых температурах, в отличие от меня, при входной частоте 50 циклов, если необходимо. Помните, что любая система питания с шиной постоянного тока будет иметь большой пусковой ток при первом включении.Предохранитель должен выдержать это, даже если какой-нибудь ребенок щелкнет выключателем десяток раз за несколько секунд.

Возможно, что номинальный ток предохранителя в конечном итоге будет в два или даже в 10 раз больше рабочего тока. Ваша задача – устранить мешающее срабатывание предохранителя и убедиться, что любой отказ или короткое замыкание приведут к его срабатыванию перед началом пожара. Как отмечалось выше, вы можете попробовать использовать плавкий предохранитель с задержкой срабатывания, чтобы преодолеть некоторые проблемы с пусковым током, но при этом защитить вашу цепь от возгорания.

Заключение

Чтобы ваша схема не расплавилась и не загорелась, вставьте предохранитель во вход.Для больших электролитических конденсаторов некоторые недорогие потребительские товары имеют следы печатной платы меньшего размера, так что при коротком замыкании конденсатора след печатной платы плавится, служа предохранителем. Однако это не лучшее решение, поскольку медь имеет высокий температурный коэффициент, а процесс производства печатной платы не учитывает потребности вашего импровизированного медного предохранителя.

Лучше использовать небольшие предохранители для поверхностного монтажа, которые работают гораздо более предсказуемо. Таким образом, когда техник заменяет закороченные электролитические конденсаторы, он или она может впаять новый предохранитель.При ночной доставке конденсаторы и предохранители можно было заказать во время обеда и доставить в 10:00 следующего дня. А еще лучше, чтобы следов оплавления печатной платы не было. Если они ремонтируются с помощью шинопровода, то ток предохранителя будет слишком высоким, и продукт может загореться при следующем коротком замыкании электролитических конденсаторов.

Выбор предохранителей: простые процедуры для обеспечения правильной защиты от перегрузки по току для преобразователей постоянного тока в постоянный

Найдите загружаемую версию этого рассказа в формате PDF в конце рассказа.

Хотя особенности и функциональность привлекают наибольшее внимание новых электронных продуктов, будь то потребительские, промышленные или медицинские, их надежность зависит от защиты их систем питания от перегрузок по току. Внутренние, внешние и нежелательные угрозы могут повлиять на надежность цепей и системы. За счет правильного выбора предохранителей вы можете свести к минимуму риски и отказы, чтобы электронное изделие сохраняло свое конкурентное преимущество.

Предохранители – это устройства перегрузки по току, которые защищают электрические и электронные устройства путем плавления и размыкания цепи, чтобы предотвратить повреждение или возгорание чрезмерным током.Предохранители служат двум основным целям:

1. Для защиты компонентов, оборудования и людей от риска возгорания и поражения электрическим током.
2. Для изоляции подсистем от основной системы.

Действие предохранителя начинается, когда ток в цепи становится достаточно высоким, чтобы нагреть плавкий элемент, и начинает его плавление. Как только начинается плавление, создается зазор, через который будет проходить «дуга» тока. Плавление продолжается, и зазор увеличивается до тех пор, пока он не станет слишком широким для поддержания дуги. В этот момент ток перестает течь, и событие перегрузки по току «сбрасывается», размыкая и делая цепь безопасной.

1. Существует два типа событий перегрузки по току:
1) Перегрузка – просто потребление чрезмерного тока сверх проектной мощности цепи,
2) Короткое замыкание или ток короткого замыкания.

Независимо от случая перегрузки по току предохранители спроектированы и определены как «самое слабое звено» цепи. Эти «термически управляемые» устройства обычно используют в своей конструкции металлическую проволоку или ленточный элемент.

Типы предохранителей

Быстродействующие предохранители очень быстро срабатывают при превышении их номинального тока.Это действие необходимо, когда скорость важна для чувствительной электроники и для многих приложений питания постоянного тока. Обычно они используются в резистивных нагрузках с низким уровнем пускового тока.

Предохранители с выдержкой времени имеют механизм задержки срабатывания. Они предназначены для размыкания только при чрезмерном потреблении тока в течение определенного периода времени и обычно используются для защиты индуктивных и емкостных нагрузок, которые испытывают сильное потребление тока при начальном включении питания. Действие временной задержки предотвращает бесполезное срабатывание предохранителя во время временного перенапряжения или перенапряжения сильного тока.Предохранители с выдержкой времени выдерживают более высокие пусковые токи, чем быстродействующие предохранители, и часто идеально подходят для защиты входа преобразователя постоянного тока в постоянный, поскольку большинство преобразователей имеют входной конденсатор, который потребляет большой ток при первоначальной зарядке.

Выбор правильного предохранителя имеет решающее значение при проектировании всех электронных и электрических систем. Катастрофический отказ системы можно предотвратить с помощью соответствующего предохранителя на входе преобразователя постоянного тока. В случае, если внутренняя схема преобразователя больше не может выдерживать состояние перегрузки, предохранитель предотвратит возгорание или дальнейшее повреждение платы, преобразователя или соседних компонентов.Большинство преобразователей постоянного / постоянного тока защищены от короткого замыкания на своих выходах с помощью цепи ограничения тока и / или цепей тепловой перегрузки. Предохранители необходимы для защиты от катастрофического отказа компонента (например, отказа MOSFET) или если отказ компонента вызывает короткое замыкание на входной стороне преобразователя постоянного тока.

Правильный выбор входного предохранителя для преобразователя постоянного тока требует понимания и учета следующих факторов:
1. Номинальное напряжение
2.Номинальный ток
3. Номинальное прерывание
4. Температурное снижение
5. Интегральное плавление (I ² т)
6. Максимальный ток короткого замыкания
7. Требуемые разрешения агентства
8. Механические аспекты

Перейти на следующую страницу

Номинальное напряжение

Предохранители

сначала рассчитываются по напряжению цепи переменного и / или постоянного тока, в котором они могут быть безопасно применены. Предохранитель, установленный в цепи переменного тока, работает иначе, чем при установке в цепи постоянного тока.В цепях переменного тока ток пересекает нулевой потенциал со скоростью 60 или 50 циклов в секунду. Это помогает прервать дугу, которая образуется при плавлении плавкого элемента и создает зазор. В цепях постоянного тока напряжение не достигает нулевого потенциала, что затрудняет подавление дуги в зазоре плавильного элемента.

Обычно номинальное напряжение переменного тока предохранителя совпадает с напряжением электросети, например, 110 В, 240 В, 415 В и т. Д. Это означает, что предохранитель подходит для использования с этими номинальными напряжениями и испытан на уровни напряжения как минимум на 15% выше номинального. рейтинг.Это не относится к номинальным значениям постоянного напряжения, которые обычно являются максимальными и не должны превышаться. В частности, номинальное напряжение предохранителя должно быть равно или превышать максимальное напряжение, ожидаемое в приложении.

Предохранители

нечувствительны к изменениям напряжения в пределах своих номиналов, поэтому выбор правильного номинального напряжения является строго вопросом безопасности. Предохранители могут работать при любом напряжении ниже или равном их номинальному напряжению.

Текущий рейтинг

Несмотря на то, что некоторые источники питания предназначены для регулирования выходного постоянного тока, большинство типичных преобразователей постоянного тока спроектированы как устройства постоянной мощности.Это означает, что при падении входного напряжения входной ток должен увеличиваться, чтобы поддерживать постоянное соотношение выходной мощности P = V * I.

Минимальный номинальный ток предохранителя определяется максимальным входным током преобразователя постоянного тока в постоянный. Обычно максимальное потребление тока происходит при максимальной выходной нагрузке и минимальном входном напряжении. Величину входного тока можно определить по формуле:

Где:

P _{OUT (MAX)} = Максимальная выходная мощность преобразователя постоянного тока.

В _{IN (MIN)} = Минимальное входное напряжение на входе преобразователя постоянного тока.

КПД = КПД преобразователя постоянного тока при P _{OUT (MAX)} и V _{IN (MIN)} ; можно определить из таблицы данных преобразователя постоянного тока.

Чтобы предотвратить повреждение компонентов преобразователя, номинальный ток предохранителя выбирается с достаточно большой допустимой токовой нагрузкой, чтобы предохранитель не размыкался в установившемся режиме, но размыкался при ненормальной (чрезмерной) перегрузке или коротком замыкании.Обычно это приводит к выбору предохранителя, который составляет от 150% до 200% процентов максимального входного тока в установившемся режиме при максимальной нагрузке и минимальном входном напряжении линии.

Рейтинг прерывания

Номинал срабатывания предохранителя – это максимальная сила тока при номинальном напряжении, которую предохранитель может безопасно отключить. Этот номинал должен превышать максимальный ток короткого замыкания, который может создать цепь. Номиналы отключения для переменного и постоянного тока различаются, поэтому перед выбором следует ознакомиться с техническими данными предохранителя.

Снижение номинальных значений температуры

Если предохранитель применяется при температуре окружающей среды, превышающей стандартные 23 ° C, номинальный ток предохранителя должен быть снижен (более высокий номинальный ток при более высоких температурах). И наоборот, работа при температуре окружающей среды ниже стандартной 23 ° C позволяет использовать предохранитель с более низким номинальным током. На рис.1 показана типичная кривая снижения характеристик предохранителя. Номинал предохранителя определяется по:

Где:

I _{ВХОД (МАКС.)} = Ток, определенный по формуле (1) или из таблицы данных преобразователя постоянного / постоянного тока

K _TEMP = Температурный коэффициент снижения номинальных характеристик определяется из Рис.1 .

Наименьший подходящий номинал предохранителя получается округлением расчетного значения до следующего более высокого номинального тока, указанного в таблице данных предохранителя.

плавильный интеграл

Пиковый пусковой ток преобразователя постоянного тока обычно значительно превышает ток установившегося состояния. Кроме того, периодические пусковые токи могут быть достаточно сильными, чтобы нагреть плавкий элемент. Несмотря на то, что он недостаточно большой, чтобы расплавить элемент, он все же может вызвать значительную тепловую нагрузку на элемент.Циклические расширения и сжатия элемента предохранителя могут привести к механической усталости и преждевременному выходу из строя.

Выбор подходящего предохранителя включает выбор соответствующего интеграла плавления. Интеграл плавления плавкого предохранителя, называемый плавлением I2t, представляет собой тепловую энергию, необходимую для плавления определенного элемента плавкого предохранителя. Это значение будет зависеть от конструкции элемента предохранителя, материалов и площади поперечного сечения.

Задача разработчика системы – выбрать предохранитель с минимальным I2t, превышающим энергию импульса пускового тока.Такой рейтинг гарантирует, что предохранитель не вызовет нежелательного размыкания в переходных условиях. Для надежной работы системы при необходимом количестве циклов включения должно быть выполнено следующее условие:

I ² т _{(ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ)} = I ² т _{(ИМПУЛЬС)} × F _p (3)

Где:

I ² t _{(ИМПУЛЬС)} = Энергия импульса тока

I ² t _{(ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ)} = Интеграл плавления предохранителя

F _p = коэффициент импульса (в зависимости от конструкции плавкого элемента в таблице , таблица 1 )

I ² t _(FUSE) можно найти в паспортах предохранителей.Не используйте максимальный интеграл плавления предохранителя в уравнении (3), а используйте минимальный или номинальный интеграл плавления плавкого предохранителя.

Максимальный ток повреждения цепи

Другие соображения по выбору включают пусковые (пусковые) токи и переходные условия нагрузки. При первоначальном питании преобразователя постоянного тока в постоянный необходимо заряжать входные конденсаторы большой емкости постоянного тока. Ток, протекающий на входных клеммах преобразователя постоянного тока, составляет приблизительно I = V / R для типичных источников питания со временем зарядки менее 10 миллисекунд.Когда V – это изменение входного напряжения, а R – это комбинация сопротивления проводки, сопротивления источника при запуске и эквивалентного последовательного номинала (ESR) входных конденсаторов большой емкости преобразователя.

В более крупных преобразователях постоянного тока часто используется большой конденсатор с очень низким ESR внутри преобразователя. Этот пусковой ток может существенно повлиять на срок службы предохранителя. Подбирайте предохранитель должным образом, чтобы позволить этим импульсам пускового тока проходить без ложных отверстий или повреждения плавкого элемента, как описано в разделе «Интеграл плавления».

Для расчета энергии импульса тока необходимо сначала определить величину и длительность импульса тока. Самый точный способ определения параметров импульса тока – это измерение этого тока в приложении при минимальном и максимальном напряжении.

Обратите внимание, что значения I2t плавления предохранителя должны быть рассчитаны при условии, что произведение квадрата пикового тока на время возникновения пика является максимальным. Например, ток в установившемся режиме является максимальным на линии низкого уровня, поэтому скачок нагрузки при переходных процессах необходимо добавить к току низкой линии, чтобы установить максимальный пиковый ток для рабочего состояния.Но пусковой ток обычно максимален при самом высоком входном напряжении. I2t плавления предохранителя необходимо оценивать в условиях с наивысшим расчетным I2t, чтобы гарантировать, что предохранитель не сработает во время этих «нормальных» рабочих условий.

Коэффициент импульса зависит от конструкции плавкого элемента (см. Таблицы коэффициентов импульса в разделе «Интеграл плавления»).

Запатентованная конструкция с твердой матрицей, используемая в предохранителях Cooper Bussmann® серий 0603FA, 3216FF, CC12H и CC06, обеспечивает отличные циклические и температурные характеристики, при этом значительно сокращая ложные отверстия из-за высоких пусковых токов.Он также обеспечивает защиту от непредвиденных скачков тока в системе. Небольшой физический размер обеспечивает максимальную защиту без завышения номинала предохранителя. Конструкция с твердой матрицей снижает нагрев от повторяющихся скачков напряжения, которые обычно вызывают срабатывание предохранителя при более низких уровнях тока.

Перейти на следующую страницу

Конструкция типа «провод в воздухе», как в 3216TD и новой серии S505H, а также многие традиционные предохранители с наконечниками обеспечивают высокую устойчивость к пусковым токам. Технология «провод-в-воздухе» позволяет использовать предохранитель меньшего размера без ущерба для I2t, температуры или диапазона рабочего напряжения.Использование предохранителя с высокой устойчивостью к импульсным перенапряжениям означает меньшее количество открытых предохранителей во время кратковременных перегрузок.

Агентство Подтверждения

Североамериканские стандарты UL / CSA и IEC для устройств защиты от перегрузки по току требуют существенно разных временных характеристик. Предохранители с рейтингом UL проходят испытания на размыкание при 135% номинального тока, в то время как предохранители IEC проходят испытания на выдерживание 150% номинального тока. Помните об этих различиях, поскольку предохранители тестируются и по-разному определяются в этих стандартах для продуктов, продаваемых в разных частях мира.

Физические размеры и материалы предохранителей UL и IEC аналогичны. Однако предохранители, изготовленные по разным стандартам, не являются взаимозаменяемыми. Время плавления и открытия их элементов будет отличаться при воздействии на них тока одинаковой величины. Разработчик схемы должен учитывать, что на разных мировых рынках могут потребоваться разные стандарты агентства по предохранителям.

Чтобы выбрать предохранитель, который обеспечивает соответствие системы и агентства, должны быть выполнены следующие условия:
• Номинальный ток предохранителя не превышает номинала предохранителя, используемого для проверки безопасности преобразователя постоянного тока в постоянный, который он предназначен для защиты.
• Предохранитель устанавливается на незаземленной стороне цепи для обеспечения бесперебойного заземления в случае срабатывания предохранителя.
• Входные дорожки и дорожка заземления шасси (если используется) способны проводить ток, в 1,5 раза превышающий номинальный ток предохранителя.

Механические аспекты

Существует множество предохранителей для электроники, включая сверхминиатюрные предохранители. Наиболее распространенные конструкции наконечников – 5×15 мм, 5×20 мм и 6,3×32 мм (¼ дюйма x 1 дюйма). Предохранители с наконечниками обычно устанавливаются в зажимах или держателях предохранителей, некоторые из них имеют осевые выводы для пайки непосредственно на печатную плату.Сверхминиатюрные предохранители часто используются, когда пространство на плате ограничено. Для приложений этого типа доступны устройства для монтажа в сквозные отверстия и на поверхность. Стандартные размеры корпуса предохранителей для поверхностного монтажа: 0402 (1005), 0603 (1608), 1206 (3216), 6125 и 1025.

Эти размеры являются стандартными для всей электронной промышленности. Осевые и радиальные выводы со сквозными отверстиями позволяют устанавливать предохранители на печатную плату. Например, Cooper Bussmann предлагает электронные предохранители от 32 В до 450 В. Номинальные значения напряжения могут изменяться и меняются внутри семейства или серии предохранителей, а также номиналы прерывания, I2t и утверждения агентств.Всегда сверяйтесь с техническими данными для определения номинальных значений, которые относятся к желаемому напряжению и номинальному току для приложения.

Типичное расположение предохранителей в источниках питания

Стандарты безопасности продукции требуют предохранителей для первичной защиты переменного тока и вторичной защиты от любых катастрофических отказов в конденсаторах входного фильтра, повышающем модуле коррекции коэффициента мощности (PFC), выходных конденсаторах или в преобразователях постоянного / постоянного тока, где предохранитель F1 в Рис. 2 – это типичное расположение предохранителей переменного тока.Предохранитель расположен рядом с входным разъемом, так что все остальные компоненты находятся ниже по потоку и защищены.

Модуль повышения PFC обычно не содержит защиты от перегрузки по току. В случае короткого замыкания выходных клемм PFC отсутствует внутреннее устройство размыкания цепи для безопасного отключения питания. Предохранитель во входной линии переменного тока (предохранитель F1 в , рис. 2 ) защищает повышающий преобразователь PFC.

Несмотря на то, что предохранитель первичной входной линии в конечном итоге сработает, предохранители постоянного тока, расположенные прямо на входе преобразователей постоянного тока, ограничивают энергию, подаваемую запоминающими конденсаторами, и предотвращают выход из строя модуля повышения PFC.Предохранители постоянного тока между PFC и преобразователями постоянного тока защищают от катастрофического отказа преобразователя постоянного тока (предохранители F2 и F3 на рисунке 2). Плавление каждого преобразователя постоянного / постоянного тока позволит преобразователю, не подверженному неисправности, продолжить работу, изолировав неисправный преобразователь.

Предохранители F2 и F3 имеют дополнительное преимущество при разработке продукта. Путем выборочного удаления этих предохранителей различные преобразователи можно запитать отдельно или PFC работать с внешней нагрузкой. Помимо облегчения тестирования различных силовых секций во время разработки продукта, предохранители могут помочь в устранении неисправностей в процессе производства и в случае, если продукт требует ремонта.

Предохранители, применяемые к точкам максимальной токовой защиты Рис. 2 включают F1, обеспечивающий первичную максимальную токовую защиту. Используйте предохранители с номинальным напряжением сети переменного тока, расположенные на первичной стороне трансформатора (обычно напряжение сети 125/250 В переменного тока)

• Радиальные предохранители SR-5 / SS-5
• Быстродействующий предохранитель S501-2-R
• Серия C310T (скоро) 3,6х10 мм, аксиальные выводы, выдержка времени, керамический трубчатый предохранитель ( Рис. 3 )
• Предохранители с наконечником 5 мм или ¼ дюйма

Предохранители F2 и F3, обеспечивающие вторичную максимальную токовую защиту.Используйте предохранители на 400 В постоянного тока или выше на вторичной обмотке трансформатора или в устройствах с батарейным питанием (переменного или постоянного тока, обычно с более низким напряжением, но не всегда).

• PC-Tron® (до 2,5 А) ( Рис. 4 )
• Серия S505H (скоро) 400 В постоянного тока / 500-600 В переменного тока, с выдержкой времени, 5×20 мм ( Рис. 5 )

Скачайте историю в формате pdf здесь.

Часть 2: Выбор предохранителя и держателя предохранителя для установки устройства постоянного тока

Считаете эту статью полезной?
Подпишитесь на нашу рассылку новостей!

Это вторая из двух частей серии технических обзоров по защите цепей.В части 1 показано, как выбрать правильный размер провода для цепей постоянного тока.

Правила береговой охраны США и ABYC E-11.10.1.1.1 требуют, чтобы каждый незаземленный провод, кроме проводов в цепи запуска двигателя, имел защиту цепи. Во многих установках постоянного тока используются предохранители, а не автоматические выключатели. Выбор правильной силы тока предохранителя и лучшего держателя предохранителя или блока предохранителей поможет защитить вашу лодку и вашу безопасность.

Всегда выбирайте предохранитель с номиналом для защиты провода. В некоторых случаях производитель продукта указывает номинал предохранителя, который обычно ниже, чем требуется для защиты провода.Если значение предохранителя слишком велико для защиты провода, используйте в цепи провод большего диаметра. Просмотрите часть 1 для получения дополнительной информации о выборе размера провода для цепи постоянного тока.

Следуйте инструкциям по выбору силы тока предохранителя и держателя предохранителя или блока предохранителей.

Выбор силы тока предохранителя

На этом этапе найдите соответствующую силу тока предохранителя в диапазоне от минимума до максимума

A Найдите МАКСИМАЛЬНЫЙ АМПЕР ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ , следуя размеру провода AWG (из части 1 настоящего документа). серии) по графику.Максимальный ток предохранителя снижает вероятность ложных ударов, но обеспечивает меньшую защиту провода. Выберите:

• Однопроволочная или связанная проводная колонна и
• Серая полоса вне машинного отделения или внутри машинного отделения

Пример: для одинарного провода 4 AWG вне машинного отделения максимальная сила тока предохранителя составляет 150 А.

B Рассчитайте МИНИМАЛЬНЫЙ АМПЕР ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ , умножив номинальную силу тока продукта на 125%. Минимальная сила тока предохранителя обеспечивает лучшую защиту провода, но может привести к неприятным ударам.

Пример: 80A x 125% = 100A.

C Выберите СРОК ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ ближе к середине этого диапазона. Обычно приемлемы средние значения. Учитывайте требования для каждой отдельной схемы.

Пример: 125A находится между 100A минимум и 150A максимум.

D Найдите ДОСТУПНЫЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ по таблице.

Пример: Предохранители, доступные на 125 А или около него, включают предохранители MIDI® / AMI®, MRBF, MEGA® / AMG® и ANL.

Щелкните изображение ниже, чтобы увеличить

Выберите держатель или блок предохранителя

Имея в виду силу тока предохранителя и доступные типы, найдите правильный держатель или блок предохранителя

A Используя тот же цвет Заголовки, как в шагах выше , следуйте за столбцами вниз, чтобы найти держатели предохранителей или блоки, которые соответствуют вашим конкретным требованиям.

B Учитывайте факторы окружающей среды

• Изоляционные крышки защищают плавкие предохранители от случайного короткого замыкания
• Защита от воспламенения требуется там, где могут накапливаться легковоспламеняющиеся пары
• Пылевлагозащита защищает предохранители от брызг, смыва или влажности

C Решить встроенный патрон предохранителя или блок

• Патроны предохранителей компактны и удерживают один предохранитель малой силы тока
• Блоки предохранителей устанавливаются на твердую поверхность и могут удерживать один предохранитель или несколько предохранителей

Щелкните изображение ниже, чтобы увеличить

Перейдите к разделу «Блоки предохранителей и предохранители», чтобы найти более подробную информацию о предохранителях и блоках на этих этапах.

Классы предохранителей. Как правильно выбрать?

Одним из наиболее важных аспектов электромонтажа фотоэлектрических систем является предохранитель. Предохранители обеспечивают интегральную защиту от сверхтоков, которые в противном случае могут повредить ваше ценное фотоэлектрическое оборудование. Кроме того, использование неподходящего предохранителя может быть чрезвычайно опасным!

При выборе предохранителя наиболее распространенным методом расчета является умножение постоянного тока нагрузки / питания ответвления на 1,25 и использование ближайшего предохранителя с номиналом, превышающим полученный вами результат.Однако из этого метода расчета есть исключения.

Мы заметили, что очень распространенной ошибкой является использование предохранителя, рассчитанного на 600 В переменного тока, на разъединитель постоянного тока, рассчитанный на 600 В постоянного тока. На первый взгляд, размер кабеля и номинальный ток могут показаться правильными, однако номинальное напряжение (небольшое описание на предохранителе) в некоторых случаях даже более важно, чем номинальный ток. Предохранители с номинальным переменным током НЕ СЛЕДУЕТ использовать в цепях постоянного напряжения, если номинальные параметры применения постоянного тока не указаны производителем предохранителя.

Характеристики и сертификация предохранителей обычно указаны на этикетке предохранителя. UL и CSA – наиболее распространенные сертификаты предохранителей, используемые в Северной Америке. Этикетка предохранителя может содержать информацию о применимом переменном или постоянном напряжении, максимальном номинальном токе и другую информацию, такую ​​как «номинальный ток отключения», «ограничение тока», «выдержка времени» и «быстродействующий». Определения этих спецификаций поясняются ниже.

Пожалуйста, обратитесь к статье 240 Кодекса NEC «Защита от перегрузки по току» при выборе предохранителей для вашего применения.

• Рейтинг прерывания: Рейтинг прерывания – это ток, который предохранитель, автоматический выключатель или другое электрическое оборудование может прервать без разрушения или возникновения электрической дуги с недопустимой продолжительностью.
• Ограничение тока: Устройство ограничения тока – это устройство, которое снижает пиковый сквозной ток до значения, существенно меньшего, чем потенциальный пиковый ток, который мог бы возникнуть, если бы устройство ограничения тока не использовалось.
• Задержка по времени: Предохранитель, в котором действие перегорания зависит от времени, которое требуется для того, чтобы перегрев от сверхтока накапливался в предохранителе и расплавлял плавкий элемент.
• Быстродействующий: A Предохранитель, срабатывающий при перегрузке и очень быстро замыкающийся на короткое замыкание. Быстродействующий предохранитель не предназначен для выдерживания временных токов перегрузки, связанных с некоторыми электрическими нагрузками.

Предохранители серии Предохранители

Тип предохранителя	Макс.Текущий рейтинг	Номинальное напряжение переменного тока	Классификация	общего назначения	Примечания UL
Класс L	601-6000A	600 В переменного тока постоянного тока Дополнительно	-Невозобновляемый, -Ограничивающий ток, -Зажимной -Задержка по времени	Сервисные выключатели, Сеть и фидеры распределительного щита, Контактные выключатели с болтовым соединением, Сеть центра управления двигателями, Большие параллельные цепи двигателя, Включенная в список UL последовательная защита автоматических выключателей в литом корпусе, щитов и центров нагрузки, Первичная и вторичная защита трансформаторов, Защита питания автоматические выключатели	UL 248-10
Класс RK1	600A	250/600 В переменного тока, постоянного тока Дополнительно	-Невозобновляемый -Ограничение тока -Задержка времени	Все цепи общего назначения, двигатели, трансформаторы, соленоиды, люминесцентное освещение, все системные компоненты с высокими пусковыми токами	UL 248-12
Класс RK5	600A			Цепи постоянного тока, Все цепи общего назначения, Двигатели, Трансформаторы, Соленоиды, Флуоресцентное освещение, Все системные компоненты с высокими пусковыми токами
Класс C	1200A	600 В переменного тока, постоянного тока Дополнительно	-Невозобновляемый -Задержка		UL 248-2
Class CC (сверхмалый)	30A	600 В переменного тока, постоянного тока Дополнительно	-Невозобновляемый -Ограничение тока -Быстрое действие	CCMR специально разработаны, чтобы выдерживать длительные пусковые токи малых двигателей, обеспечивают защиту от короткого замыкания для параллельных цепей двигателя, используются с контроллерами и контакторами двигателей, соответствующими стандартам IEC и NEMA, Цепи общего назначения до 60 А	UL 248-4
Класс T	1200A	300/600 В переменного тока, постоянного тока Дополнительно	-Невозобновляемый -Ограничение тока -Быстрое действие	класса T могут использоваться в приложениях, требующих быстродействующей защиты, например в оборудовании, содержащем преобразователи частоты, выпрямители и другие компоненты, чувствительные к перенапряжениям.Главные выключатели, содержащие предохранители класса T, могут использоваться для защиты отдельных электрических служб и стека счетчиков. Центры нагрузки автоматических выключателей в литом корпусе и щитовые панели также будут иметь повышенные отключающие характеристики, когда они «рассчитаны последовательно» с предохранителями класса T.	UL 248-15
Класс G	21A / 60A	480/600 В переменного тока, постоянного тока Дополнительно	-Невозобновляемый -Ограничение тока -Задержка		UL 248-5
Класс H (возобновляемый)	600A	250/600 В переменного тока, постоянного тока Дополнительно	-Невозобновляемый -Ограничение тока -Быстрое действие	Цепи с относительно низкими уровнями доступного тока короткого замыкания, промышленные и коммерческие применения с частыми отключениями, когда требуется предохранитель возобновляемого типа	UL 248-7
Класс H (невозобновляемый)			-Невозобновляемый -Ограничение тока -Задержка по времени		UL 248-6
Класс J	600A	600VAC, DC Дополнительно	-Невозобновляемый -Ограничение тока -Быстрое действие	Комбинированные контроллеры электродвигателей с предохранителями для обеспечения защиты от короткого замыкания и замыкания на землю в параллельной цепи электродвигателя типа 2 («Без повреждений»), Центры управления электродвигателями, Защита трансформатора, Защита панелей автоматических выключателей в литом корпусе, включенных в список UL, Цепи общего назначения – сеть, фидеры и параллельные цепи – особенно в условиях ограниченного пространства	UL 248-8
Класс K	600A	250/600 В переменного тока, постоянного тока Дополнительно	-Невозобновляемый -Ограничение тока -Быстрое действие		UL 249-9

Источники:

Как выбрать правильный предохранитель для защиты энергосистем

“Предохранитель представляет собой металлическую проволоку или полосу, которая нагревается и плавится при прохождении через нее слишком большого тока, тем самым размыкая цепь и прерывая ток.”

Чтобы выбрать правильный предохранитель для данной системы, необходимо досконально изучить различные параметры предохранителя. Следовательно, это руководство сначала определит каждый способствующий фактор, а затем объяснит, как он используется инженерами и проектировщиками схем для выбора лучшего устройства для защиты схем.

При выборе предохранителя следует учитывать следующие факторы:

Номинальный ток определяет номинальное значение силы тока предохранителя, указанное производителем как уровень тока, который предохранитель может выдерживать при нормальных рабочих условиях.

Предохранитель

A, разработанный в соответствии со стандартом IEC, может непрерывно работать при 100% номинального тока предохранителя. Предохранители – это чувствительные к температуре устройства, и предполагаемый срок службы предохранителя может быть значительно сокращен при нагрузке до 100% от его номинального значения.

Чтобы продлить срок службы предохранителя, разработчик схемы должен убедиться, что нагрузка на предохранитель не превышает номинальных значений, указанных производителем. Таким образом, предохранитель с номинальным током 10 А не рекомендуется использовать при токе более 7.5A при температуре окружающей среды 25 ° C.

2. Отключающая способность

Отключающая способность, также известная как отключающая способность или номинальная мощность короткого замыкания, – это максимальный ток, который предохранитель может безопасно отключить или отключить при номинальном напряжении.

При выборе предохранителя следует убедиться, что его отключающая способность достаточна для работы цепи. Номинальное значение отключения должно быть равным току короткого замыкания или превышать его.

При возникновении неисправности или короткого замыкания мгновенный ток, проходящий через предохранитель, может в несколько раз превышать его номинальный ток.Если этот ток превышает допустимый для предохранителя уровень, устройство может взорваться или разорваться, что приведет к дополнительному повреждению. Следовательно, для безопасной работы необходимо, чтобы выбранный предохранитель выдерживал максимально возможный ток короткого замыкания и мог безопасно размыкать цепь.

Обычно рекомендуется использовать предохранитель с высокой отключающей способностью в цепях с индуктивной нагрузкой, а предохранитель с низкой отключающей способностью – в цепях с резистивной или емкостной нагрузкой.

3. Температура окружающей среды

Температура окружающей среды – это мера температуры воздуха, непосредственно окружающего предохранитель. Поскольку предохранитель заключен в держатель предохранителя, установленный на панели, или размещен рядом с другими теплоотводящими компонентами, такими как резисторы, температура окружающей среды обычно намного выше, чем температура окружающей среды.

Допустимая токовая нагрузка предохранителя изменяется при изменении температуры окружающей среды. Эксплуатация предохранителя при высоких температурах окружающей среды потенциально может сократить срок его службы.С другой стороны, более низкие температуры окружающей среды могут увеличить срок службы предохранителей.

Предохранитель также нагревается, когда рабочий ток становится равным или превышающим отключающую способность. Эксперименты показали, что предохранитель будет работать бесконечно, пока нагрузка не превышает 75% номинального тока.

4. Типы предохранителей и время-токовые характеристики

Предохранители

могут быть разных типов в зависимости от скорости, с которой они могут перегореть.Полезно определять предохранители с помощью кривых время-ток, поскольку предохранители с одинаковым номинальным током могут быть представлены существенно разными кривыми время-ток.

Быстродействующие предохранители быстро плавятся и сразу же разрывают соединение при воздействии высокого уровня тока. Эта характеристика становится важной в приложениях, где скорость имеет решающее значение, например, в приводах с регулируемой скоростью. Быстродействующие предохранители используются для распределительных фидеров и ответвлений.

Предохранители

с выдержкой времени используют механизм задержки времени и спроектированы так, чтобы выдерживать пусковые импульсы перегрузки, которые являются нормальным явлением в некоторых приложениях.Эти импульсы вызывают термоциклирование, которое может привести к преждевременному старению предохранителей. Примером этого является конденсатор, который потребляет большой ток при первоначальной зарядке. Задержка по времени предотвращает бесполезное срабатывание предохранителя во время временной перегрузки по току или скачка напряжения. Предохранители с выдержкой времени наиболее полезны при запуске двигателей большой мощности. Задержка, которую они обеспечивают, может помочь предотвратить нежелательное срабатывание.

Предохранители

с выдержкой времени используют механизм задержки времени и спроектированы так, чтобы выдерживать пусковые импульсы перегрузки, которые являются нормальным явлением в некоторых приложениях.Эти импульсы вызывают термоциклирование, которое может привести к преждевременному старению предохранителей. Примером этого является конденсатор, который потребляет большой ток при первоначальной зарядке. Задержка по времени предотвращает бесполезное срабатывание предохранителя во время временной перегрузки по току или скачка напряжения. Предохранители с выдержкой времени наиболее полезны при запуске двигателей большой мощности. Задержка, которую они обеспечивают, может помочь предотвратить нежелательное срабатывание.

Выбор предохранителя зависит от требований схемы управления.Обычно предохранители с выдержкой времени используются для индуктивных и емкостных нагрузок, а быстродействующие предохранители выбираются для резистивных нагрузок.

5. Номинальная плавка I

² т Мощность

Номинальное значение плавления предохранителя I ² т также должно соответствовать требованиям пускового импульса. Номинальное плавление I ² t – это мера энергии, необходимая для плавления плавкого элемента, выражается как «Ампер в квадрате секунд» (A ² сек). «Время реакции» предохранителя состоит из двух частей.

1. Время, необходимое для плавления плавкого элемента (также известное как время плавления, T _m ).
2. Время, необходимое для установления электрической дуги (также известное как время горения дуги, T _a ).

Общее время, необходимое для открытия неисправности, называется общим временем устранения.

T _c = T _м + T _a

Разработчик схемы должен выбрать предохранитель, номинал которого I ² t больше, чем энергия импульса пускового тока.Это гарантирует, что предохранитель не вызовет нежелательного размыкания в переходных условиях. Для обеспечения надежной работы системы рекомендуется выбирать предохранитель таким образом, чтобы энергия импульса тока не превышала 20% от номинального значения плавления предохранителя I ² т.

Каждый предохранитель имеет свой предохранительный элемент, что означает, что значение t I ² уникально для каждого типа предохранителя. Это постоянное значение для каждого материала элемента, которое также не зависит от температуры и напряжения.Следовательно, номинальное значение плавления I ² т является важным параметром, который следует учитывать при выборе предохранителя, и его необходимо определить.

6. Максимальный ток повреждения

Номинальное значение отключения предохранителя должно соответствовать максимальному току повреждения цепи или превышать его.

7. Номинальное напряжение

Предохранитель

A может безопасно отключать номинальный ток короткого замыкания, если напряжение меньше или равно его номинальному напряжению.

Заключение

Короче говоря, при выборе предохранителя для данной системы следует учитывать следующие факторы:

1. Нормальный рабочий ток
2. Рабочее напряжение
3. Температура окружающей среды
4. Пусковые токи
5. Максимальный ток повреждения
6. Время, в течение которого предохранитель должен сработать
7. Максимально допустимый I ² т

Выбор номинала предохранителя – Журнал соответствия

Информационный бюллетень по безопасности продукции – май / июнь 1990 г.

Недавно мой коллега спросил: «Как выбрать номинал предохранителя для нового продукта?» Его подключаемый по шнуру продукт имеет импульсный источник питания и потребляет 170 Вт при максимальном входном токе в нормальном режиме 2.74 ампера. Один источник предложил практическое правило, согласно которому номинал предохранителя должен быть примерно в 1,5 раза больше максимального входного тока нормального режима. Если бы он использовал это правило, он бы использовал предохранитель на 4,2 ампера. С другой стороны, у него был другой, похожий продукт, также с импульсным блоком питания, потребляющий 180 Вт. Его максимальный входной ток в нормальном режиме составлял 3,2 ампера, и в нем использовался предохранитель на 3 ампера! Естественно, такая огромная разница между двумя похожими товарами смутила моего коллегу.

Попробуем уменьшить путаницу.

Я ограничиваю свое обсуждение предохранителями «малогабаритных». Как правило, предохранители малого размера – это предохранители, диаметр которых не превышает 13/32 дюйма и длину 1-1 / 2 дюйма. Малогабаритные предохранители включают популярные размеры 5 x 20 миллиметров и 1/4 x 1-1 / 4 дюйма. На языке UL 198G эти предохранители бывают «миниатюрные» и «микро».

Прежде чем вы сможете выбрать номинальный ток предохранителя, вы должны сначала ответить на вопрос: «Какова функция или назначение предохранителя?»

Предохранитель предназначен для предотвращения перегрева или возгорания в случае неисправности предохранителя со стороны нагрузки.Электрический нагрев (рассеивание мощности) является одним из результатов передачи электрической энергии. Рассеиваемая электрическая мощность (электрический нагрев) имеет вид E * I или I * I * R, или E * E / R .

Чтобы контролировать перегрев, мы должны иметь какие-то средства контроля или ограничения рассеиваемой мощности. Чтобы контролировать или ограничивать рассеяние мощности, мы должны контролировать или ограничивать напряжение ( E ), ток ( I ) или сопротивление ( R ). В большинстве случаев схема является источником напряжения, поэтому мы не можем контролировать значение E .

Поскольку мы имеем дело с неисправностями в нагрузке, значение сопротивления (или импеданса), очевидно, выходит из-под контроля; поэтому мы не можем контролировать или ограничивать значение R (или, в более общем смысле, импеданс ( Z )).

Чтобы контролировать перегрев из-за рассеивания электроэнергии, мы должны ограничить или контролировать значение I .

Максимальный перегрев предотвращается ограничением максимального значения I в уравнениях мощности: E * I и I * I * R .

Предохранитель

A предотвращает перегрев, автоматически уменьшая значение I до нуля, когда ток увеличивается до значения, которое может вызвать перегрев. (Ограничение тока должно быть автоматическим, потому что цепь не может постоянно обслуживаться кем-то, кто отключит питание вручную, и потому что условия перегрузки по току не обязательно сразу проявляются.)

Предполагается, что увеличение тока до значения, которое может вызвать перегрев, является состоянием режима неисправности цепи.Номинал или номинал предохранителя относятся к максимально допустимому нагреву из-за тока повреждения.

Номинал или номинал предохранителя НЕ связаны с максимальным током в нормальном режиме изделия.

Прежде чем вы сможете выбрать номинальный ток предохранителя, вы должны сначала иметь некоторое представление о том, как работает предохранитель и что означают его характеристики и номиналы с точки зрения уменьшения значения I до нуля.

Предохранитель

A представляет собой плавкую вставку, заключенную в корпус и подключенную к контактным клеммам.Звено – это металл, плавящийся в зависимости от силы тока и времени.

Как и любой металлический проводник, при нормальных температурах перемычка имеет низкое, но конечное значение сопротивления.

Ток через сопротивление приводит к рассеянию мощности на этом сопротивлении. Рассеиваемая мощность прямо пропорциональна сопротивлению и квадрату тока, как показано уравнением: P = I * I * A . В результате тока в звене рассеивается мощность и нагревается звено.

Как и большинство металлов, перемычка представляет собой устройство с положительным температурным коэффициентом. То есть сопротивление перемычки увеличивается с увеличением температуры, а температура увеличивается с увеличением тока.

Номинально номинальный ток предохранителя – это максимальный ток, при котором температура перемычки остается стабильной во времени.

Итак, у нас есть первый параметр предохранителя, номинальный ток.

Для токов, превышающих номинальный ток предохранителя, температура перемычки нестабильна (т.е.е., температура постоянно увеличивается), и в какой-то момент звено расплавится. При плавлении структура выходит из строя, перемычка разрывается, и ток падает до нуля.

В электрическом отношении для всех токов вплоть до его номинального тока сопротивление перемычки обычно составляет менее 0,1 Ом. При токах, превышающих его номинальный ток, сопротивление перемычки нелинейно увеличивается с током и временем до очень высокого значения (сотни мегомов), что эффективно снижает ток до нуля.

Каждый раз, когда цепь размыкается, когда проводники разъединяются, возникает дуга. Электрическая мощность формы E * I рассеивается в дуге. Эта мощность нагревает концы разорванного звена; концы продолжают плавиться, тем самым создавая постоянно увеличивающееся расстояние между двумя концами. В конце концов, расстояние становится достаточно большим, и напряжение не может поддерживать дугу, и воздух становится изолятором. (В некоторых конструкциях предохранителей используется гранулированный изоляционный материал, который после плавления перемычки заполняет пространство, ранее занимаемое перемычкой, эффективно вытесняя воздух твердым изоляционным материалом, тем самым гася дугу.)

Теперь, помимо номинального тока предохранителя, у нас есть три временных параметра для работы предохранителя: время плавления, время горения дуги и общее время (которое является суммой времени плавления и времени горения дуги). Эти три времени зависят от значения тока, I . Как пользователи предохранителей, время плавления и время горения дуги можно игнорировать; необходимый нам параметр – это общее время как функция текущего тока. Производители предохранителей обычно публикуют кривые I-t для каждого номинального тока предохранителя, где t – полное время.Это наш второй параметр предохранителя.

(Когда ток очень велик, магнитное поле как в период плавления, так и в периоды искрения, передает энергию высокомобильному расплавленному металлу, толкая его к стенке – ограждению – звена, где он охлаждается до твердого состояния. для серебряных зеркальных отложений на внутренней стороне стеклянных корпусов после сильноточного повреждения.)

Обратите внимание, что предохранитель срабатывает за счет нагрева в течение определенного периода времени определенного проводника – перемычки – за счет рассеивания электроэнергии в виде I * I * R (плавление) и E * I (искрение ).

Рассеиваемая электрическая мощность за период времени является тепловой энергией и выражается в ватт-секундах: I * I * R * t или E * I * t . Мы не можем ожидать, что предохранитель будет рассеивать неограниченное количество тепловой энергии; поэтому номиналы предохранителей включают максимальный ток ( I ), который производит максимальную тепловую энергию, которую предохранитель может безопасно рассеивать. Этот максимальный номинальный ток известен под несколькими названиями: отключающая способность, отключающая способность и рейтинг короткого замыкания.

Теперь у нас есть третий параметр – рейтинг прерывания.

Номинальное значение отключения относится к предохранителю или другому устройству максимального тока. В Европе термины «предполагаемый ток цепи» и «предполагаемый ток короткого замыкания» применяются к цепи на стороне питания предохранителя. Эти токи определяются как максимальный ток, доступный от источника питания при коротком замыкании.

Номинальный ток срабатывания предохранителя должен быть не меньше предполагаемого тока цепи.Подробнее об этом позже.

Предел рассеивания тепловой энергии для предохранителя определяется как номинальным напряжением, так и номиналом отключения в уравнениях энергии: I * I * R * t и E * I * t .

Несколько лет назад у меня была возможность участвовать в эксперименте, в котором мы сравнивали характеристики двух предохранителей, оба с номинальным током отключения 10 000 ампер, но с разными номинальными напряжениями. Один был рассчитан на 250 вольт, другой – на 600 вольт.

Устанавливаем короткое замыкание (меньше 0.1 Ом) и приложил 480 вольт через примерно 5 футов провода от трансформатора со скребком. (Мы провели этот тест на участке, принадлежащем местной электросети.)

При использовании предохранителя на 600 вольт единственным следствием применения 480 вольт был открытый предохранитель.

С другой стороны, с 250-вольтовым предохранителем, три дюйма пламени вырвались из держателя предохранителя, держатель предохранителя был разрушен, проводники платы испарились, а дуги возникли между проводниками платы со стороны нагрузки и другими несвязанными проводниками платы.Кроме того, на соединениях проводов с тестируемым устройством были обнаружены признаки значительного искрения.

В случае 250-вольтового предохранителя, поскольку приложенное напряжение превышало номинальное, энергия, необходимая для рассеивания плавкого предохранителя, была вдвое больше его номинальной. Сопротивление предохранителя не увеличивалось, но вместо этого пропускало энергию, где она в конечном итоге рассеивалась различными компонентами схемы.

Когда вы превышаете номинальное напряжение предохранителя, предохранитель не снижает значение I до нуля.Эта неспособность предохранителя снизить ток до нуля означает, что электрическая энергия продолжает подаваться на повреждение, что ставит под угрозу безопасность ситуации. (Обратите внимание, однако, что номинальное напряжение предохранителя связано с номиналом срабатывания предохранителя. Номинальное напряжение может быть превышено, и все равно будет обеспечена приемлемая работа предохранителя, когда ожидаемый ток цепи намного меньше номинального срабатывания предохранителя.

Один производитель предохранителей предполагает, что номинальное напряжение предохранителя может быть превышено, если ожидаемый ток цепи не более чем в десять раз превышает номинальный ток предохранителя.Обычно это

подходит для большинства вторичных цепей высокого напряжения в электронном оборудовании.)

Теперь у нас есть четвертый номинал предохранителя: номинальное напряжение.

При выборе предохранителя необходимо учитывать большинство параметров предохранителя:

1) Текущий рейтинг.

2) Рейтинги кривой текущего времени.

3) Номинальный ток прерывания.

4) Номинальное напряжение.

Из схемы мы знаем напряжение цепи, поэтому мы можем легко выбрать номинальное напряжение предохранителя.

Прежде чем выбрать номинал отключения, нам необходимо знать предполагаемый ток короткого замыкания в цепи питания. К счастью, по крайней мере в Северной Америке для типичных цепей питания (120/240 В и 120 / 208Y) предполагаемые токи короткого замыкания не превышают 10 000 ампер; Все предохранители, внесенные в списки UL и сертифицированные CSA, включая предохранители 5 x 20 мм, номиналом 125 В или 250 В, имеют номинальные отключающие характеристики 10000 ампер при 125 В. Таким образом, по большей части нам не нужно указывать номиналы прерывания, поскольку все предохранители в Северной Америке имеют достаточные прерывающие рейтинги.

Однако предохранители IEC 5 x 20 мм не имеют отключающих характеристик на 10 000 ампер. Предохранители IEC 5 x 20 мм рассчитаны на отключение на 1500 или 35 ампер.

(Будьте осторожны! Существует ДВА типа предохранителей 5 x 20 мм: некоторые предохранители 5 x 20 мм внесены в списки UL в соответствии со стандартами UL, а другие предохранители 5 x 20 мм признаны UL в соответствии со стандартами IEC. Предохранители x 20 мм имеют отключающую способность 10 000 ампер, а предохранители 5 x 20 мм, признанные UL, имеют отключающую способность 1, 500 или 35 ампер.) Если в цепях питания есть предполагаемые токи короткого замыкания до 10 000 ампер, тогда какой толк от предохранителя IEC? С другой стороны, предохранители IEC использовались в течение многих лет без каких-либо отрицательных воздействий. Почему?

На стороне нагрузки 2-метрового шнура питания 18 AWG максимальный ток ограничен импедансом шнура питания, контактом вилки и розетки и другими контактными сопротивлениями проводки, а также сопротивлением проводки здания обратно к распределительному трансформатору. и размером (импедансом) распределительного трансформатора.Чтобы получить 10 000 ампер, полное сопротивление питающего и обратного проводов должно быть менее 12 миллиом. Контактное сопротивление каждой оконечной нагрузки составляет порядка 10 миллиом, при наличии не менее 12 выводов в цепи. Без учета индуктивности система имеет 120 миллиом, что ограничивает предполагаемый ток короткого замыкания до 1000 ампер.

(я считаю, что индуктивность более значительна и ограничивает ток примерно до 100 ампер, но у меня нет доступных ссылок, чтобы доказать это прямо сейчас.)

Поскольку проводка в практической установке ограничивает предполагаемый ток короткого замыкания примерно до 1000 ампер, в большинстве случаев достаточен отключающий рейтинг IEC 1500 ампер, и мы не видим признаков вредного срабатывания предохранителя.

Наконец, мы подошли к выбору номинального тока предохранителя и характеристики зависимости тока от времени. Процесс выбора номинального тока предохранителя действительно довольно прост:

Во-первых, номинальный ток предохранителя должен быть больше нормального тока нагрузки.

Во-вторых, номинальный ток предохранителя должен быть меньше того тока, при котором в нагрузке возникает недопустимый нагрев.

Первая сложность заключается в определении тока, при котором в нагрузке возникает недопустимый нагрев.

Вторая сложность связана с определением нормального тока как функции времени.

Давайте сначала посмотрим на ток, при котором в нагрузке возникает недопустимый нагрев. Перегрев возникает в результате преобразования электрической энергии в тепловую, когда ток превышает нормальный.Поскольку мы имеем дело с энергией и поскольку энергия включает в себя измерение времени, мы имеем дело с током, превышающим нормальный ток в течение некоторого периода времени. То есть мы не имеем дело с кратковременными перегрузками по току, скажем, менее нескольких секунд. Такие короткие промежутки времени с практической точки зрения обычно не приводят к получению достаточной энергии, чтобы вызвать возгорание. Итак, мы ищем неисправность, которая приводит к установившемуся значению сверхтока, вызывающему перегрев.

В нашем поиске значения установившегося сверхтока, вызывающего перегрев, мы должны сначала определить те части, которые могут рассеивать мощность и, следовательно, могут перегреваться.Только те части, которые могут рассеивать мощность, могут перегреться. Части, которые рассеивают мощность, включают резисторы, нагреватели, трансформаторы и полупроводники. Другие части, такие как провода, разъемы, сетевые фильтры, катушки индуктивности и переключатели, которые обычно не рассеивают мощность, будут рассеивать мощность в условиях неисправности. Неисправности как изоляции, так и компонентов схемы могут вызвать чрезмерное рассеивание мощности во всех этих типах деталей. Обратите внимание, что деталь, которая перегревается, не является неисправной.

С другой стороны, некоторые части, в которых возникла внутренняя неисправность, затем будут рассеивать мощность из-за этой неисправности.

Конденсаторы и полупроводники имеют неисправности, которые вызывают перегрев конденсатора или полупроводника. К счастью, такие неисправности находятся в диапазоне от 0,5 до 1 Ом и поэтому могут быть смоделированы с помощью резистора.

После определения возможных частей, рассеивающих мощность, необходимо указать неисправность, которая приведет к более или менее избыточному рассеянию части в качестве установившегося состояния. (Это происходит либо с короткозамкнутым предохранителем, либо с предохранителем наивысшего доступного номинала в держателе предохранителя.) Затем вы измеряете входной ток «неисправности». Номинальный ток предохранителя должен быть меньше этого тока.

Неисправности, вызывающие недопустимый перегрев, не обязательно являются короткими замыканиями. Фактически, короткие замыкания часто вызывают немедленное размыкание некоторых компонентов, рассеивающих мощность, таких как резисторы и полупроводники, без последующего перегрева.

Чаще всего неисправности, вызывающие недопустимый перегрев, связаны с обрывом цепи, но с конечным сопротивлением.Для цепей постоянного тока мы используем электронные нагрузки в качестве имитаторов неисправностей. Для цепей переменного тока подходящей нагрузкой является большой трансформатор 1: 1, питаемый от большого переменного трансформатора. Выход трансформатора 1: 1 соединен в противофазе с переменным током, который находится в состоянии перегрузки по току. Обе эти схемы обеспечивают непрерывно регулируемую нагрузку на тестируемую цепь. Этот процесс применяется как к первичным, так и к вторичным цепям, а также к линейным и импульсным источникам питания. В некоторых случаях вам понадобятся как первичный, так и вторичный предохранители.

Для многих импульсных источников питания части, которые могут вызвать неисправность, имеют относительно низкий импеданс или сопротивление. Например, прямое сопротивление диода мостового выпрямителя обычно составляет 1 Ом или меньше. Такие сопротивления повреждения приводят к очень высоким токам; в таких условиях значение номинального тока предохранителя не критично.

Однако обычно в первичной цепи импульсного источника питания имеется один силовой резистор. Это резистор в цепи демпфера.Часто он включен последовательно с конденсатором. Часто конденсатор подвержен короткому замыканию. В таком случае источник питания продолжает работать, но силовой резистор должен рассеивать чрезмерную мощность и может вызвать перегрев близлежащих материалов. Номинальный ток предохранителя следует выбирать в зависимости от тока, возникающего при закороченном демпфирующем конденсаторе.

Как правило, для импульсного источника питания номинальный ток предохранителя следует выбирать при следующем подходящем токе, превышающем максимальный входной ток переключателя.

Для некоторых цепей – обычно цепей с низким энергопотреблением – разница между нормальным током и током повреждения меньше, чем приращение доступных номинальных значений тока предохранителя. Трансформаторы с номинальной мощностью 50 Вт и менее при возникновении неисправности часто перегреваются без увеличения тока, достаточного для защиты трансформатора от предохранителя. В таких случаях требуется термовыключатель.

Теперь давайте сначала рассмотрим проблему определения нормального тока как функции времени.Большинство нагрузок имеют ток включения, превышающий установившийся ток. Идеальным способом выбора предохранителя было бы измерение тока нагрузки как функции времени от включения до установившегося состояния. Используя эту кривую, мы наложили кривые возможных предохранителей, пока не нашли такую, которая везде, от включения до установившегося состояния, была чуть больше кривой нагрузки.

У этой техники есть две основные проблемы. Во-первых, обычным способом проведения измерений в зависимости от времени является осциллограф.Прицел измеряет пиковые токи, а предохранитель реагирует на среднеквадратичные токи. Во-вторых, электронные нагрузки обычно нелинейны; то есть ток равен нулю в течение значительной части цикла напряжения. Это означает, что пиковые значения тока не находятся в отношении 1,41: 1 пикового значения к среднеквадратичному значению, как это было бы в случае линейной формы волны тока. Следовательно, трудно связать измеренную кривую время-ток с кривой время-ток предохранителя.

Поскольку все предохранители являются устройствами, работающими от тепловой энергии, типичные кривые зависимости тока от времени предохранителя показывают 10-миллисекундный ток, в 5-10 раз превышающий установившийся ток.Типичные кривые выдержки времени или медленного предохранителя время-ток показывают 10-миллисекундный ток, в 10–50 раз превышающий ток установившегося состояния.

Давайте теперь посмотрим на «ломовые» схемы. Схема лома, с которой я знаком, – это электронное короткое замыкание на выходных клеммах источника питания. Схема намеренно перегорает предохранитель, когда напряжение на выходе источника питания становится слишком высоким. Его цель – защитить ИС от катастрофического отказа из-за высокого напряжения в случае короткого замыкания последовательного транзистора в цепи регулятора напряжения.

Мне немного неудобно намеренно создавать ситуацию перегрузки по току, но я не могу обосновать свою позицию инженерными объяснениями. Если цепь лома рассчитана на пропускание предполагаемого тока короткого замыкания, то с ломом все в порядке.

Еще один анекдот: оригинальная схема с ломом работала так, как задумано. Затем схема была изменена, и SCA был перемещен. В рамках этого изменения в схему был добавлен соединитель, а сечение проводов уменьшено.Когда последовательный транзистор закорочился, SCA сработал, но предохранитель не перегорел. Причина: слишком большое сопротивление было добавлено к цепи SCA с разъемом и меньшим проводом. В результате загорелась цепь лома!

Некоторые предостережения: имейте в виду, что в мире есть ДВЕ схемы номиналов предохранителей малых размеров: (1) схема для Северной Америки (читайте UL и CSA) и (2) схема IEC. Чтобы получить одинаковую производительность от любой схемы, вам необходимо указать два разных номинальных значения предохранителя: одно для предохранителя UL-CSA, а другое – для предохранителя IEC.См. Таблицу 1.

Таблица 1: Текущие точки сертификации – предохранители малых размеров

Имейте в виду, что предохранитель – это устройство, зависящее от температуры; его номинальные значения приведены для номинальных комнатных температур. Плавкий предохранитель должен быть физически расположен в оборудовании в месте с небольшим повышением температуры. Или выберите больший номинальный ток, используя кривые снижения температуры, указанные производителем.

Имейте в виду, что предохранитель – это устройство, зависящее от температуры; кривые время-ток изменяются в зависимости от физического размера и, в пределах одного физического размера, в зависимости от конструкции звена.Кривые время-ток не имеют постоянной формы в пределах типов предохранителей. Кривые также изменятся в результате отвода тепла от держателей предохранителей различного типа.

Имейте в виду, что типичный «медленный» предохранитель имеет минимальную выдержку времени при 200% от его номинального тока, тогда как «нормальный» предохранитель не имеет минимального номинального времени при 200% от его номинального тока. «Медленный» предохранитель не сработает менее чем за 5 секунд при номинальном токе 200% до 3 ампер и не сработает менее чем за 12 секунд при номинальном токе 200% для предохранителей с номиналом более 3 ампер; все остальные характеристики такие же, как у обычного предохранителя.См. Рисунок 1.

Имейте в виду, что большинство сигналов входного тока электронного продукта нелинейны; Чтобы измерить входной ток с целью определения номинала предохранителя, вы должны измерить ток с помощью измерителя истинного среднеквадратичного значения.

Что ж … Надеюсь, это даст вам некоторое руководство по выбору номинала предохранителя.

Ричард Нут – консультант по безопасности продукции, занимающийся безопасным проектированием, безопасным производством, сертификацией безопасности, стандартами безопасности и судебно-медицинскими расследованиями.Г-н Нут имеет степень бакалавра наук. Кандидат физических наук в Политехническом университете штата Калифорния в Сан-Луис-Обиспо, Калифорния. Он учился по программе MBA в Университете Орегона. Он бывший сертифицированный следователь по расследованию пожаров и взрывов.

Г-н Нуте – пожизненный старший член IEEE, член-учредитель Общества инженеров по безопасности продукции (PSES) и директор Совета директоров IEEE PSES.