Что такое плавкие предохранители и для чего они необходимы?
Основная задача плавких предохранителей – защита электрической сети и электрооборудования от сверхтоков, возникающих при коротком замыкании или в результате критических перегрузок. При этом они обеспечивают бесперебойную работу защищаемых цепей в номинальном режиме.
Устройство и принцип защиты
В конструкции плавкого предохранителя есть два основных элемента: корпус (держатель) с контактами и плавкую вставку (рисунок 1). Строго говоря, только сочетание этих элементов можно называть предохранителем. Очень часто деталь плавкой вставки (особенно если она заменяемая) называют плавким предохранителем. В данной статье мы тоже иногда будем придерживаться этой традиции.
Рабочим элементом вставки является проводник из меди или сплава металлов. Благодаря этому плавкому элементу происходят отключения цепи в критических ситуациях.
При прохождении номинальных токов через проволоку вставки, она незначительно нагревается, не достигая температуры плавления. Но в режиме короткого замыкания резко возрастает величина тока, что приводит к плавлению вставок. Это приводит к разрыву цепи.
Нагревание предохранителя происходит также при перегрузках, то есть в результате превышения номинального напряжения на защищаемом участке цепи. При достижении рабочих напряжений величины, называемой током отключения, температура плавкого элемента возрастает до точки плавления и цепь разрывается. После восстановления параметров цепи плавкую вставку необходимо заменить.
Плавкие вставки имеют некую инерционность срабатывания. При КЗ задержка незаметна, так как в этом случае плавкий элемент нагревается молниеносно.
Иначе обстоит дело в случаях с перегрузками. Для достижения температуры плавления требуется больше времени. Поэтому, чтобы повысить скорость срабатывания, элементам вставок придают специальную форму и нагружают их силами упругости (один конец пластины соединяют с растянутой пружиной).
В некоторых моделях под действием пружины наружу выходит штифт, называемый индикатором срабатывания (рисунок 3). Он выступает в роли указателя срабатывания и свидетельствует о том, что вставку надо менять.
- I – патрон;
- 2 – плавкая пластина;
- 3 – шарики из олова;
- 4 – плавкая вставка;
- 5 – кварцевый песок;
- 6 – пружина;
- 7 – текстолитовая шайба;
- 8 – спусковой механизм указателя срабатывания;
- 9 – колпачок;
- 10 – ободок колпачка;
- 11 – указатель срабатывания;
- 12 – асбоцементная прокладка;
- 13 – цементная заливка.
В ряде случаев для увеличения скорости срабатывания используют вставки с параллельно натянутыми проволоками разных диаметров. Перегорание самой тонкой проволоки увеличивает нагрузку на остальные элементы, ускоряя их плавление.
С целью снижения перенапряжений в некоторых конструкциях вставок применяют проволоки с разными сечениями отдельных участков. При срабатывании такого предохранителя, первым перегорает участок с наименьшим сечением вставки. Если пары расплавленного металла спровоцируют в точке разрыва электрическую дугу, то перегорит участок с большим сечением.
Плавкие предохранители: принцип действия, устройство, виды, назначение
Маркировка
При выборе предохранителей важно знать диапазон защиты. Их всего 2: частичный и полный. При частичной защите предохранитель срабатывает только от токов КЗ. Полная защита включает также срабатывание от перегрузок.
В кодовой маркировке диапазоны защиты обозначены буквами «a» (частичный) и «g» (полный). Эти буквы стоят первыми перед цифрами, обозначающими номинальный ток.
На втором месте проставляются английские прописные буквы, которые обозначают:
- G — универсальный предохранитель. Применяется для защиты оборудования: трансформаторов, кабелей, электродвигателей;
- L — для кабелей и распределительных устройств;
- B — защита горнодобывающего оборудования;
- F — устройство для маломощных цепей;
- M — прибор для защиты цепей электромоторов и коммутирующих устройств;
- R — устройства для защиты полупроводниковых схем;
- S — моментальное сгорание при КЗ и среднее время срабатывания при перегрузках;
- Tr —трансформаторные предохранители.
Иногда на вставках проставляют только значения номинального тока. Такие предохранители применяются для защиты лишь от коротких замыканий.
Миниатюрные плавкие вставки маркируются в соответствии с требованиями ГОСТ Р МЭК 60127-1-2005. Согласно этому стандарту указывается номинальный ток и номинальное напряжение.
Перед показателем величины номинального тока проставляются буквенные символы:
Допускается цветная маркировка. Пример такой маркировки показан на рис. 4.
Условное графическое обозначение на схеме
Согласно Единой системе конструкторской документации России, на графических схемах электроцепей плавкие предохранители обозначают прямоугольником, внутри которого проходит прямая линия. Её концы соединяются с 2 частями цепи до и после защитного устройства.
В документации к приборам импортного производства можно встретить и другие обозначения:
Читайте также: Ответственность за самовольное подключение к электросетям — штраф за незаконное подключение электроэнергии
Выбор плавких вставок предохранителей и расцепителей автоматических выключателей
- когда ток ниже номинального значения, предусмотренного для проводника, металл равномерно нагревается, успевая рассеивать тепло, и не перегревается;
- большая сила тока приведёт к нагреву проводника, при этом, рассчитанный на определённое значение силы тока предохранитель, разрушится.
Плавкие вставки. Как выбрать и расчет тока. Работа и применение
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 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.
Поистине универсальное приспособление
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:
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.
Выбор плавкого предохранителя для защиты двигателей
- 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.
