Что такое предохранитель: типы и принцип действия


Предохранители (Fuses) — это устройства защиты, которые используются для защиты бытовой техники, такой как телевизоры, холодильники, компьютеры и т.п., от повреждения высоким напряжением. Предохранитель состоит из тонкой полоски или металлической жилы. Всякий раз, когда в электрической цепи протекает большой или чрезмерный ток, предохранитель плавится, размыкает цепь и отключает ее от источника питания. Кроме того, он работает как автоматический выключатель или стабилизатор , который защищает устройство от повреждений.

Внешний вид предохранителей

В настоящее время на рынке доступно множество типов и конструкций предохранителей. Их полосы состоят из алюминия, меди, цинка и всегда подключаются последовательно с цепью для защиты от перегрузки по току в работающих схемах. На следующем рисунке показан принцип включения предохранителя в электрическую цепь.

Принцип включения предохранителя в электрическую цепь

На принципиальных схемах предохранитель обозначается так:

Обозначение предохранителя на принципиальных схемах

Зачем нужны предохранители?

Предохранители используются для предотвращения короткого замыкания бытовой техники, повреждения из-за перегрузки, высокого тока и т. д. Если не использовать предохранители, то в проводке могут возникнуть электрические неисправности, которые приводят к возгоранию проводов и электроприборов, а также могут привести к возгоранию дома. "Жизнь" телевизоров, компьютеров, радиоприемников и другой бытовой техники также может оказаться под угрозой. Когда предохранитель перегорает, возникает внезапная искра, которая может привести к тому, что ваш дом внезапно погрузится во тьму из-за отключения источника питания, что предотвращает дальнейшие несчастные случаи. Вот почему нам нужны предохранители, чтобы защитить нашу бытовую технику от повреждений.

Как работает предохранитель?

Предохранитель работает по принципу нагревания током. Он состоит из тонкой полоски или пряди металлической проволоки из негорючего материала. Он подключается между концами клемм. Предохранитель всегда подключается последовательно с электрической цепью.

Когда из-за сильного тока в цепи генерируется чрезмерный ток или тепло, предохранитель плавится из-за низкой температуры плавления элемента и размыкает цепь. Чрезмерный ток может привести к обрыву провода и прекращению прохождения тока. Предохранитель можно на новый с подходящим номиналом. Предохранитель может состоять из таких элементов как цинк, медь, серебро и алюминий. Они также действуют как автоматический выключатель, который используется для разрыва цепи при внезапном возникновении неисправности в цепи. На следующем рисунке показано внутреннее устройство предохранителя.

Внутреннее устройство предохранителя

Как выбрать предохранитель?

Номинал предохранителя = (Вт/Вольт) x 1,25

  1. Выберите тип предохранителя, например, бывают предохранители с задержкой срабатывания для индуктивной нагрузки и быстродействующие предохранители для резистивной нагрузки.
  2. Запишите мощность (Вт) прибора – обычно из руководства к прибору.
  3. Запишите номинальное напряжение. Для обеспечения надлежащей защиты устройства напряжение должно быть выше напряжения цепи.
  4. Используйте следующий по величине номинал предохранителя после расчета. Например, если расчетный номинал предохранителя составляет 8,659 ампер, то для этого мы будем использовать предохранитель на 9 ампер.

Характеристики предохранителей

Выделяют следующие основные характеристики предохранителей:

  • Номинальный ток: Максимальный постоянный ток, удерживающий предохранитель, не плавя его, называется номинальным током. Это пропускная способность по току, которая измеряется в амперах. Это тепловые характеристики.

Ток(Cin)=75%Ток (рейтинг)

  • Номинальное напряжение: это напряжение, подключенное последовательно с предохранителем, не увеличивает номинальное напряжение, то есть,

V(предохранитель) >V(разомкнутая цепь)

  • 2 t Номинал: это количество энергии, которое выдерживает плавкий предохранитель при возникновении электрической неисправности или короткого замыкания. Он измеряет тепловую энергию (энергию, обусловленную протеканием тока) предохранителя и генерируется при перегорании предохранителя.
  • Прерывающая или отключающая способность: это максимальный номинальный ток без вредного прерывания предохранителем, известный как отключающая способность предохранителя.

Отключающая способность > максимальное номинальное напряжение

Отключающая способность < ток короткого замыкания

  • Падение напряжения: при протекании чрезмерного тока плавкий предохранительный элемент плавится и размыкает цепь. За счет этого изменяется сопротивление и падение напряжения становится меньше.
  • Температура: температура, при которой происходит плавление предохранителя.

На графике, показанном на рисунке ниже, показана зависимость температуры от допустимой нагрузки предохранителя по току. В этом процессе в точке, где три линии встречаются при 25 градусах Цельсия, допустимая нагрузка по току предохранителя составит 100%, а через некоторое время допустимая нагрузка по току уменьшится на плавкий предохранитель с медленным перегоранием, он также уменьшится до 82% при 65 градусах C. В результате повышение температуры приведет к уменьшению допустимой нагрузки предохранителя по току.

Зависимость температуры плавления предохранителя от тока

Классификация предохранителей

Все предохранители разделяются на две большие части: предохранители переменного тока и предохранители постоянного тока. Кроме того, они разделены на множество категорий, представленных на следующем рисунке.

Классификация предохранителей

Различные типы предохранителей

Предохранители были изобретены Томасом Альвой Эдисоном и в настоящее время на рынке доступно множество типов предохранителей. Обычно существует два типа предохранителей:

  • Предохранители постоянного тока: предохранители постоянного тока имеют больший размер. Напряжение постоянного тока имеет постоянное значение выше 0 В, поэтому им трудно пренебречь и отключить цепь, и существует вероятность возникновения электрической дуги между расплавленными проводами. Чтобы преодолеть это, электроды размещаются на больших расстояниях, и из-за этого размер предохранителей постоянного тока увеличивается.
  • Предохранители переменного тока: предохранители переменного тока меньше по размеру. Они колеблются 50-60 раз в секунду от минимума до максимума. Таким образом, вероятность возникновения дуги между расплавленными проводами исключена. Следовательно, их можно упаковать в небольшие размеры.

Предохранители переменного тока подразделяются на две части: предохранители низкого напряжения и предохранители высокого напряжения.

1. Предохранители низкого напряжения (LV)

  • Предохранители патронного (картриджного) типа: это тип предохранителей, в которых они имеют полностью закрытые контейнеры и, кроме того, имеют металлический контакт.

Предохранители патронного типа

Существует две разновидности предохранителей патронного типа:

  1. Картриджные предохранители D-типа: Состоят из патрона, основания предохранителя, колпачка и переходного кольца. В основании предохранителя имеется колпачок предохранителя, в который через переходное кольцо устанавливается плавкий элемент с патроном. Цепь замыкается, когда кончик патрона соприкасается с проводником.
  2. Предохранители HRC (с высокой разрывной способностью): В предохранителе этого типа протекание тока через предохранительный элемент происходит в нормальных условиях. Для контроля дуги, возникающей при перегорании предохранителя, в данном случае мы используем предохранитель, изготовленный из фарфора, серебра и керамики. Контейнер плавкого элемента заполнен кварцевым песком. Существует два типа HRC предохранителей:
  • Тип лезвия/тип вилки: корпус этого предохранителя изготовлен из пластика, и его можно легко заменить в цепи без какой-либо нагрузки.
  • Болтовой тип: в предохранителе этого типа проводящие пластины прикреплены к основанию предохранителя.
  • Разъемный/Kit-Kat тип: основное преимущество этого типа предохранителей заключается в том, что держатель предохранителя легче снять, не подвергаясь поражению электрическим током или травмам. Основание предохранителя действует как входная и выходная клемма, изготовленная из фарфора, а держатель предохранителя используется для удержания плавкого элемента, изготовленного из олова, меди, алюминия, свинца и т. д. Он используется в бытовой электропроводке, на небольших предприятиях. и т. д.

Предохранители разъемного/Kit-Kat типа

  • Предохранители ударного (Striker) типа: предохранители этого типа используются для замыкания и отключения цепи. Они обладают достаточной силой.
  • Предохранители переключающего (Switch) типа: предохранители этого типа в основном состоят из выключателя и предохранителя в металлическом корпусе и широко используются для низкого и среднего уровней напряжения.
  • Выпадающие (Drop Out) предохранители: в предохранителях этого типа плавление предохранителя приводит к падению элемента под действием силы тяжести. Они предназначены для защиты трансформаторов наружной установки.

Внешний вид выпадающих предохранителей

2. Предохранители высокого напряжения (HV)

Применяются все типы высоковольтных предохранителей на номинальное напряжение от 1,5 до 138 кВ. Высоковольтные предохранители используются для защиты измерительных трансформаторов и небольших трансформаторов. Они состоят из серебра, меди и олова. При выделении тепла возникает дуга, которая заставляет борную кислоту выделять большое количество газов. Вот почему они используются на открытом воздухе.

Они бывают трех типов:

  • Предохранители HRC патронного типа: аналогичны предохранителям низкого напряжения, отличаются только некоторыми конструктивными особенностями.

Устройство предохранителя HRC патронного типа

  • Предохранители жидкостного типа HRC: они используются для цепей с номинальным током до 100 А и систем до 132 кВ. Эти предохранители имеют стеклянную трубку, заполненную четыреххлористым углеродом. Один конец трубки набит, а другой закреплен проволокой из фосфористой бронзы. Когда предохранитель начинает работать, жидкость, используемая в предохранителе, гасит дугу. Это увеличивает мощность короткого замыкания.

Устройство предохранителя жидкостного типа HRC

  • Предохранители выталкивающего типа HRC: это выбрасываемый предохранитель, в котором эффект вытеснения газов создается за счет внутренней дуги. При этом камера плавкой вставки заполнена борной кислотой для удаления газов.
  • Восстанавливающиеся предохранители: это тип предохранителей, широко известный как самовосстанавливающиеся предохранители, в которых используется термопластичный термистор проводящего типа, известный как полимерный положительный температурный коэффициент (PPTC). Если возникла неисправность, ток увеличивается, температура также увеличивается. Увеличение сопротивления происходит за счет повышения температуры. Приложениями, в которых он используется, являются военная и аэрокосмическая промышленность, где замена предохранителя невозможна.

Внешний вид восстанавливающихся предохранителей

Приложения

Предохранители являются важной частью электрических и электронных систем и цепей. Вот некоторые приложения, в которых используются предохранители, например:

  • Они используются в домашних распределительных щитах, электроприборах и устройствах общего назначения.
  • Они используются в игровых консолях и во всех автомобилях, таких как легковые автомобили, грузовики и другие транспортные средства.
  • Они также используются в ноутбуках, сотовых телефонах, принтерах, сканерах, портативной электронике, жестких дисках.
  • В системе распределения электроэнергии вы найдете предохранители в конденсаторах, трансформаторах, преобразователях мощности, пускателях двигателей, силовых трансформаторах.
  • Они используются в ЖК-мониторах, аккумуляторных блоках и т. д.
(Проголосуй первым!)
Загрузка...
14 просмотров

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *