Понимание предохранителей: типы, номиналы и безопасная установка

Хотя номинальный ток проводника обычно является проектным пределом, который никогда не должен превышаться, предохранители — исключение. В этих устройствах сама конструкция предполагает превышение номинального тока и последующее безопасное размыкание цепи.

Что такое предохранитель?

Предохранитель — это устройство электробезопасности, содержащее проводящую полоску, спроектированную так, чтобы она плавялась и размыкала цепь, когда ток превышает ее номинальное значение. Поскольку предохранитель включен последовательно с защищаемым оборудованием, в момент срабатывания вся цепь размыкается и ток прекращает течь к защищаемым компонентам. В параллельной цепи предохранитель в одной ветви не повлияет на другие ветви.

Для предотвращения опасной дуги при сгорании плавкого элемента, полоска обычно помещается в защитный корпус. В автомобильных предохранителях корпус прозрачен для визуального осмотра элемента. В домашней проводке часто использовались винтовые стеклянные предохранители с тонкой металлической фольгой. На следующем фото показаны оба типа:

 

 

Корпусные предохранители распространены в автомобилестроении и промышленности, когда требуется нестеклянный корпус. Поскольку предохранители рассчитаны на срабатывание в разомкнутое состояние, их обычно устанавливают в держателе, а не паяют или крепят болтами непосредственно к проводникам. Следующее изображение показывает стеклянные корпусные предохранители в многоразовом держателе:

 

 

Пружинные зажимы удерживают предохранитель, а основание держателя — хороший электрический изолятор. Другой тип держателя часто используется в панелях управления, где все контактные точки скрыты за изолирующим корпусом:

 

 

Современным рабочим конем для защиты от пертока больших значений является автоматический выключатель.

Что такое автоматический выключатель?

Автоматические выключатели — это выключатели, которые автоматически размыкаются при обнаружении пертока. Бытовые и слаботочные промышленные выключатели работают тепловым принципом: биметаллическая полоса изгибается при нагреве, срабатывая выключатель, когда полоса достаточно сместилась. Крупногабаритные выключатели используют магнитные силы или внешние защитные реле для инициации срабатывания.

В отличие от предохранителей, автоматические выключатели не разрушают себя; они просто размыкаются и могут быть возвращены в рабочее положение перемещением рычага. Поэтому их чаще монтируют постоянно в цепях. Следующее изображение показывает небольшой бытовой выключатель:

 

 

Некоторые автомобили используют недорогие плавкие вставки для цепей зарядки аккумулятора. Это простые резиново-изолированные провода, плавящиеся при пертоке. Такие устройства не используются в промышленных или бытовых системах питания из-за более высоких напряжений и токов.

Графический символ предохранителя — S-образная кривая:

Номиналы предохранителей

Предохранители номинально оцениваются в амперах. Конструкция обеспечивает пренебрежимо малое сопротивление самого плавкого элемента, что достигается за счет сохранения его длины минимально возможной. Ток, при котором предохранитель плавляется, определяется материалом и калибром, а не его длиной.

Однако после срабатывания предохранителя два конца плавленного провода разделены воздушным зазором. Если зазор слишком мал в цепи высокого напряжения, искра может перепрыгнуть зазор и восстановить цепь. Следовательно, предохранители также имеют номинальное напряжение, указывающее максимальное напряжение, которое зазор может безопасно выдержать после размыкания.

Некоторые крупные промышленные предохранители имеют заменяемые плавкие элементы для снижения стоимости. Корпус непрозрачен и многоразовый, защищая элемент от среды.

В номинале тока предохранителя есть нюансы. Предохранитель на 30 А не обязательно сработает мгновенно при 35 А; он может работать в режиме быстрого или медленного срабатывания в зависимости от конструкции. Предохранители с задержкой (slow-blow) необходимы для применений с большими пусковыми токами, например, электродвигатели, где кратковременный скачок до десятикратного рабочего тока нормален при запуске.

Наоборот, полупроводниковые предохранители срабатывают экстремально быстро, чтобы защитить чувствительные электронные компоненты от переходных пертоков.

При установке предохранителя помещайте его на «фазную» (незаземленную) сторону заземленной системы. Это гарантирует, что нагрузка полностью обесточена при срабатывании предохранителя. Следующие две схемы иллюстрируют разницу:

Обе схемы размыкают нагрузку, но первая конструкция исключает риск опасного напряжения на нулевом проводе. Тот же принцип размещения применим к автоматическим выключателям.

Устройства защиты от пертока не предназначены для защиты от удара током; они проектируются для предотвращения перегрева проводников и daraus resultierenden пожарных опасностей. Устройства защиты от утечки тока — подходящее решение для обнаружения контактов человека с живыми частями.

ОБЗОР:

• Предохранитель — тонкий проводник, который плавится, размыкая цепь при превышении тока своего номинала.
• Автоматический выключатель — выключатель, автоматически размыкающийся при пертоке, использующий тепловые, магнитные или релейные механизмы срабатывания.
• Предохранители номинально оцениваются по максимальному току и по напряжению, которое зазор может безопасно выдержать после размыкания.
• Доступны быстрые, медленные и средние по скорости предохранители для одного и того же номинала тока, позволяя инженерам подбирать поведение предохранителя под применение.
• Установка предохранителя на незаземленном проводнике в заземленной системе сохраняет нагрузку безопасной после срабатывания предохранителя.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

• Рабочий лист: Защита от пертока