Назначение, устройство и применение плавких предохранителей; Школа для электрика: электротехника и электроника

Назначение, устройство и применение плавких предохранителей

Что такое предохранители и для чего они нужны

Плавкие предохранители, наряду с автоматическими выключателями, применяются для защиты элементов и устройств электрических установок от повреждений, которые могут возникнуть при ненормальных режимах, угрожающих целостности отдельных элементов или всей установки. Обычно плавкие предохранители применяются для защиты кабелей, проводов и электрических устройств сильного и слабого тока от коротких замыканий и более или менее значительных перегрузок.

Сравнительная дешевизна и простота устройства предохранителей обусловили широкое применение во всех тех случаях, когда они пригодны для защиты электрических установок. Однако, будучи простыми по конструкции, предохранители имеют ряд недостатков, обусловливающих их применение в электрических установках с несложными коммутационными схемами и для защиты элементов установок, не предъявляющих высоких требований в отношении защиты от перегрузок.

Основными недостатками предохранителей являются:

трудность, а в ряде случаев невозможность получения избирательного действия их как при коротких замыканиях в сети, так и при перегрузках;

малая пригодность большинства предохранителей для защиты от небольших перегрузок;

необходимость в специальном коммутационном аппарате (рубильнике, разъединителе), поскольку предохранитель, в отличие от автоматических выключателей, может осуществлять только автоматическое отключение при аварийных режимах, являясь в нормальных режимах неуправляемым аппаратом;

необходимость в замене одной из частей предохранителя (плавкой вставки) после его срабатывания.

В настоящее время ведется разработка более совершенных по своим характеристикам предохранителей, позволяющих осуществлять надежную защиту от перегрузок и обладающих более высоким избирательным действием.

Плавкие предохранители обычно классифицируются по следующим признакам:

В настоящее время изготовляется большое количество разных видов предохранителей. Подробнее об этом смотрите здесь: Виды предохранителей

Характеристики

Зависимость общего времени сгорания плавкой вставки и гашения возникающей при этом дуги от кратности тока, плавящего вставку, по отношению к номинальному току вставки предохранителя называется характеристикой предохранителя, или, иначе, амперсекундной (защитной) характеристикой.

Характеристикой предохранителя определяется:

способность защищать элемент установки от перегрузок;

избирательность действия предохранителя в совокупности с действием других предохранителей и релейной защиты схемы, в которой установлен предохранитель.

Подбирая соответствующие амперсекундные характеристики плавких вставок последовательно включенных предохранителей смежных участков сети, добиваются избирательности их действия, т. е. такого действия, при котором вставка нижестоящего по направлению питания предохранителя перегорает раньше, чем успеет перегореть вставка вышестоящего предохранителя.

При подборе плавких вставок предохранителей по условиям избирательности защиты должно соблюдаться также условие, при котором номинальный ток плавкой вставки не превосходил бы величины, определяемой правилами для защищаемого элемента установки.

Важной характеристикой предохранителя является разрывная способность, определяющая максимальную величину отключаемого предохранителем тока короткого замыкания. Разрывная способность предохранителя зависит от быстроты гашения дуги при перегорании плавкой вставки, и при прочих равных условиях она тем больше, чем ниже лежит амперсекундная характеристика плавкой вставки.

Устройство предохранителей

Как указывалось выше, основным назначением предохранителя является защита элементов электрических установок от перегрузок и коротких замыканий. Предохранитель, включенный с защищаемым элементом последовательно, перегорает, когда ток защищаемой цепи превысит на определенную величину номинальный ток плавкой вставки. При этом предохранитель автоматически отключает поврежденный участок сети. На любые другие отклонения от нормального режима работы сети предохранитель не реагирует. Для восстановления питания участка сети при перегорании плавкой вставки необходимо заменить перегоревшую плавкую вставку новой.

Основными частями любого предохранителя являются:

элемент, используемый для размещения (крепления) плавкой вставки и создания условий для гашения дуги при перегорании плавкой вставки;

основание предохранителя в виде стойки или патрона в зависимости от типа предохранителя, с зажимом для подключения к цепи электрического тока.

Основание предохранителя и элемент, используемый для размещения плавкой вставки, снабжаются соответственными контактными устройствами. При помощи контактных устройств элемент закрепляется ив основании предохранителя, а также обеспечивается надежное включение плавкой вставки в защищающую цепь тока.

Некоторые предохранители снабжаются дополнительными устройствами: зажимами для предотвращения выпадания предохранителей при вибрации, ручками для удобного и безопасного извлечения съемного элемента предохранителя из распределительного устройства и т. д.

Монтаж и эксплуатация предохранителей

Трубчатые предохранители должны устанавливаться на вертикальных плоскостях с контактными стойками, установленными строго по вертикали. Категорически воспрещается установка плавких вставок незаводского изготовления или вставок, не предназначающихся для данного типа патрона, во избежание разрыва трубки и перекрытий при срабатывании предохранителя. Номинальный ток плавкой вставки должен соответствовать данным защищаемого элемента установки.

При эксплуатации нужно следить за состоянием предохранителей и распределительных устройств, не допуская загрязнения и запыления, чтобы избежать перекрытия между предохранителями равной полярности. Необходимо периодически очищать контактные части предохранителей от окислов. Все операции по извлечению патронов из контактных стоек должны производиться специально предусмотренными приспособлениями (клещами, ручками) при снятом напряжении.

Предохранители рекомендуется устанавливать на вертикальных плоскостях, но допускается установка их на наклонных и горизонтальных плоскостях. Чтобы предотвратить перегрев зажимов предохранителей, необходимо присоединение подводящих проводов выполнять тщательно шинами или проводниками надлежащего сечения. При эксплуатации необходимо постоянно следить за правильностью затяжки плавких вставок, подворачивая при необходимости головку предохранителей. Контактные части предохранителей рекомендуется смазывать чистым техническим вазелином.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Что такое плавкие предохранители — виды, устройство, характеристики и подключение компонента силовых линий. Советы по монтажу для начинающих (150 фото)

Современную жизнь невозможно представить без электрических приборов, которые делают ее намного проще, удобнее и продуктивнее. Для того чтобы техника работала на протяжении долгого времени, и при этом оставалась исправной, производитель должен задуматься о защите ее электрических цепей. О том, что такое плавкие предохранители, в чем их основная задача, и где они используются, мы далее и поговорим.

Краткое содержимое статьи:

Принцип работы

Если вам лично не приходилось заниматься ремонтом какой-либо техники, или же ее простым разбором, то только фото плавкого предохранителя помогут вам понять, что из себя представляет эта важная деталь любого серьезного прибора.

Как можно уже было понять по названию детали, ее основное предназначение заключается в предотвращении ущерба, который может нанести микросхемам и цепи в целом перенапряжение в электрической сети.

Все потому, что намного проще поменять одну маленькую деталь, которая идет в начале всей цепи на микросхеме, чем заниматься починкой или даже заменой более важных деталей.

Название такой предохранитель получил из-за материала, который используется внутри него, а именно из-за его низкой температуры плавления.

Результатом такого выбора проводника стало то, что во время возникновения опасности для внутренностей прибора из-за перенапряжения, скачок сначала поступает в предохранитель, где излишнее напряжение поднимает температуру проводника, в следствии чего он плавиться, а, следовательно, цепь размыкается, в то время, как все важные детали остаются в целости и сохранности.

Такую реакцию могут вызвать несколько ситуаций, среди которых банальное короткое замыкание, кратковременные скачки в электрической сети, или же полноценное перенапряжение, которое может быть вызвано неисправностью трансформаторной подстанции, например.

Защита от пожаров

Наличие плавкого предохранителя на схеме не только защищает конкретный прибор, но и помогает избежать лишних источников возгорания. Все потому, что проводник, который плавиться при перенапряжении, находится внутри корпуса предохранителя, а потому весь процесс плавления проходит именно там, а потому все вокруг в безопасности.

Есть и другой вариант. Как вы могли догадаться – не все производители техники являются добросовестными. Проявляется это в разных местах, в том числе и в месте, которое должно защищать прибор от перепадов напряжения.

Только некоторые компании, или же небольшие мастерские, вместо того, чтоб поставить нормальный плавкий предохранитель, вставляют на его место простой кусок проволоки, который в народе называется жучком. Суть его работы в общем-то та же – плавиться при перенапряжении, чтоб разомкнуть цепь.

Только вот расплавленный проводник нигде не останавливается, и оказывается либо на корпусе, либо на микросхемах и проводах внутри прибора. В первую очередь это опасно потому, что может стать причиной пожара.

Плавкие предохранители — их назначение, типы и виды, устройство и принцип действия

Плавкий предохранитель — элемент электросети, выполняющий защитную функцию. В отличие от автоматического выключателя после каждого срабатывания он нуждается в замене размыкающей цепь детали. Плавкая вставка, которая сгорает при превышении допустимого значения номинального тока, должна быть выбрана с учетом нагрузки на сеть.

Принцип работы и назначение плавких предохранителей

Внутри вставки предохранителя находится проводник из чистого металла (меди, цинка и пр.) или сплава (стали). Защита цепей основана на физическом свойстве металлов нагреваться при прохождении тока. Многие сплавы обладают и положительным коэффициентом термического сопротивления. Его эффект заключается в следующем:

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.

На этом свойстве основана расплавление тонкой проволочины, помещенной в электрический предохранитель. В зависимости от сферы применения форма и сечение проводника могут быть разными: от тонкой проволоки в бытовых и автомобильных приборах до толстых пластин, рассчитанных на силу тока в несколько тысяч ампер (А).

Компактная деталь защищает электрическую цепь от перегрузки и короткого замыкания. При превышении допустимого для сети (т. е. номинального) тока происходит разрушение вставки и разрыв цепи. Восстановить её работу можно только после замены элемента. Когда есть дефект в подключенном оборудовании, предохранители сгорают сразу после включения неисправного прибора, позволяя сохранить целостность прибора и указать на наличие проблемы. Если в сети произошло короткое замыкание, защитное устройство срабатывает так же.

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:

прямоугольник с отделёнными частями в торцах (стандарт IEC);
волнистая линия (IEEE/ANSI).

Виды и типы плавких предохранителей

Для применения в электроцепях используют разные типы и разновидности ПП. Выпускаемые в России изделия отличаются по типу конструкции:

наполненные с маркировкой ПН-2; ППН, НПН и т. п.;
ненаполненные (ПР-2).

Понятие наполненности связано с наличием внутри отдельных видов вставок вещества, гасящего электродугу, возникающую в момент перегорания проводника. Цепь будет разомкнута только после её исчезновения. Поэтому в колбах, наполненных ПП, находится кварцевый песок. Ненаполненные способны выделять газы, гасящие дугу. Это происходит при нагреве материала корпуса вставки.

Кроме типов, различают виды ПП:

Слаботочные применяют в маломощных бытовых приборах с потребляемым током силой до 6 А. Это цилиндрические вставки с контактами на торцах.
Вилочные ПП часто ставят в автомобили. Название обусловлено внешним видом: контакты находятся на одной стороне корпуса и вставляются в разъемы, как вилка в розетку.
Пробковые — распространенные в однофазных сетях электрические пробки для счетчика. Номинальный ток таких вставок составляет 63 А, они рассчитаны на единовременное включение нескольких бытовых приборов. Перегорающая вставка в таком предохранителе находится внутри керамического корпуса с патроном, снаружи остается 1 контакт, а другой соединяется с контактами пробки. При превышении нагрузки деталь сгорает, полностью обесточивая квартиру. Восстановить электроснабжение можно, заменив вставку на новую.
Трубчатый ПП по строению напоминает вставку для пробок, но его крепление выполнено между 2 контактами. Тип такого предохранителя — ненаполненный, а корпус сделан из фибры, которая при сильном нагреве выделяет газ.
Ножевые предохранители рассчитаны на величину тока 100-1250 А и применяются в сетях, где нужна высокая нагрузка (например, при подключении прибора с мощным двигателем).
Кварцевые , с наполнением кварцевым песком, применяются в сетях с напряжением до 36 кВ.
Газогенерирующие, разборные и неразборные. При сгорании разновидностей ПСН, ПВТ происходит мощное выделение газа, сопровождающееся хлопком. ПП применяют для сетей с напряжением 35-110 кВ. Номинальный ток такого ПП — до 100А.

В зависимости от общей нагрузки на сеть устанавливают разные виды ПП — более мощные ставят в специальных трансформаторных будках, они могут выдерживать ток, обеспечивающий потребности жилого массива иди предприятия. Маломощные монтируют в счетчиках: они защищают отдельные квартиры. В старых бытовых приборах тоже может быть установлен ПП (слаботочный), но современная техника содержит эти элементы редко.

Выбор плавкой вставки предохранителя

Выбор предохранителей производят с учетом их номиналов, времятоковой характеристики и общей нагрузки на сеть (суммарной мощности всех работающих элементов). Номинальным током ПП называют тот, который плавкая вставка сможет выдержать до разрушения. Эта величина указана на корпусе предохранителя (например, маркировка 63 А для пробковых бытовых предохранителей).

Плавкие предохранители — назначение, типы

2021-09-15 Статьи Комментариев нет

Плавкие предохранители (Плавкие вставки) предназначены для защиты силовых, сигнальных и управляющих электрических цепей и схем от перегрузок и коротких замыканий.

Несмотря на то, что в жилом секторе им на смену давно уже пришли автоматические выключатели, которые выполняют ту же функцию, тем не менее предохранители не потеряли свою актуальность и по-прежнему широко используются в различных областях, будь то распределительные устройства или промышленное оборудование.

В первую очередь это обусловлено их надежностью, простоте конструкции и соответственно невысокой стоимости и скорости срабатывания. Зачастую их применение даже более предпочтительно, чем применение автоматических выключателей, недаром многие производители рекомендуют в качестве защиты промышленного полупроводникового оборудования, например частотных преобразователей, тиристорных регуляторов, использовать именно предохранители, причем быстродействующего типа.

Дело в том, что автоматические выключатели не всегда могут обеспечить необходимое быстродействие в силу своих конструктивных особенностей, а это может быть критично для полупроводниковых элементов, применяемых в большинстве современного промышленного оборудования — силовых диодов, транзисторов, тиристоров.

В основе конструкции плавких предохранителей лежит плавкая вставка, которая при прохождении через нее тока, превышающего заданное значение, нагревается до температуры, при которой она расплавляется, тем самым размыкая цепь. То есть происходит выделение тепла на проводнике, все согласно закону Джоуля-Ленца.

Это свойство работы предохранителей является и их главным минусом — после срабатывания их необходимо каждый раз менять, в отличии от тех же автоматических выключателей, которые достаточно после срабатывания просто включить.

Правда стоит отметить, что есть разновидность самовосстанавливающихся предохранителей, изготавливающихся из полимерных материалов с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Принцип их действия основан на том, что при превышении значения порогового тока, резко увеличивается их сопротивление, что ведет к разрыву электрической цепи. После устранения причины срабатывания его сопротивление восстанавливается и цепь вновь замыкается.

Типы предохранителей

В зависимости от своего назначения, предохранители изготавливаются нескольких типов.

Слаботочные. Применяются в цепях, рассчитанных на небольшой потребляемой ток — до 6 А. Это пожалуй наиболее распространенный тип предохранителей, которые часто встречаются в бытовых электроприборах. Бывают различных типоразмеров, обозначающих внешний диаметр х длину (3×15, 4×15, 5×20, 6×32, 7×15, 10×30).

Читайте также: Печь-камин для дачи

К данной группе можно отнести также термопредохранители.

Вилочные. Такого типа предохранители применяются в первую очередь в автомобилях. Различаются между собой размерами и формой корпуса — Мини — H=16 мм, Стандарт — Н=19 мм, Макси — Н= 34 мм. В зависимости от номинальной величины тока имеют различную цветовую маркировку корпуса.

Пробковые. Могут использоваться как в промышленном оборудовании, так и в жилом секторе. По своей конструкции аналогичны слаботочным, только имеют не стеклянный, а керамический корпус. В качестве основания для таких предохранителей используются либо резьбовые цоколи типа NEOZED, либо разъединители типа MINIZED с выдвижным лотком.

Рассчитаны на номинальный ток до 63 А.

Ножевые. Применяются в силовых цепях электроустановок до 1000 В. Рассчитаны на ток до 1250 А. Корпус ножевых предохранителей заполняется специальным наполнителем для гашения электрической дуги, в качестве которого обычно используется кварцевый песок.

В зависимости от исполнения, могут дополнительно иметь визуальный индикатор срабатывания и механизм дистанционной сигнализации срабатывания.

Кварцевые и Газогенерирующие. Знаю, что применяются в высоковольтных сетях, но более сказать ничего о них не могу.

Выбор предохранителей

Основными характеристиками, на которые стоит обращать внимание при выборе плавких предохранителей, являются:

Номинальное напряжение предохранителя, которое должно соответствовать рабочему напряжению сети, при этом действительное напряжение в сети не должно превышать номинального напряжения предохранителя больше чем на 10%.

Номинальный ток плавкой вставки должен быть больше максимального длительного тока нагрузки — Iн.в. >Iн.макс, при этом необходимо учитывать характер нагрузки. Например при защите электродвигателя надо учесть кратковременные перегрузки, вызванные пусковыми токами — Iн.в. > Iпуск.дв/k — где k — коэффициент, учитывающий отношение пускового тока к номинальному.

Согласно ПУЭ п.5.3.56 для двигателей с легкими условиями пуска k принимается равным 2,5, для двигателей с тяжелым пуском (большая длительность разгона, частые пуски и т.п.) k должно быть равным 2,0-1,6.

Номинальный ток отключения принимается, исходя из расчетного максимального тока к.з линии и должен быть равен ему либо больше Iном.откл ≥ Iмакс.кз.

Временные характеристики срабатывания, которые зависят опять же от характера защищаемой нагрузки. Выпускают предохранители четырех типов срабатывания —

Сверхбыстрые (Ultra rapid) — применяются как правило для защиты полупроводниковых приборов и микросхем.
Быстрые (Quick acting) — основное применения в цепях управления и сигнализации.
Стандартные (Standart fuses) — имеют широкий диапазон применения.
С временной задержкой или замедленные (Time-lag, Slow acting) — предназначены для защиты цепей электродвигателей, имеющих большие пусковые токи.

Наиболее распространенными и при этом наиболее доступными являются предохранители стандартного типа, например они используются в щитовых распределительных устройствах (ГРЩ, ВРУ), но как я уже сказал выше, для защиты полупроводникового оборудования, настоятельно рекомендуется использовать именно быстрые и сверхбыстрые

Маркировка предохранителей

Стандартная маркировка предохранителей состоит из двух букв.

Первая буква обозначает диапазон защиты:

a — частичный диапазон (защита только от токов короткого замыкания)
g — полный диапазон (защита от токов короткого замыкания и перегрузки)

Вторая буква обозначает тип защищаемого оборудования:

G — универсальный для защиты различных типов оборудования: кабелей, электродвигателей, трансформаторов.
L — для защиты кабелей и распределительных устройств.
B — для защиты горного оборудования. Имеют повышенные требования по взрывобезопасности.
F — защита слаботочных цепей
M — для цепей электродвигателей и отключающих устройств.
R — для защиты полупроводниковых устройств.
S — быстродействующие при коротком замыкании и среднее время срабатывания при перегрузке.
Tr — для защиты трансформаторов.

На быстродействующих предохранителях также в качестве графического обозначения может указываться знак диода — , на предохранителях, имеющих временную задержку часто указывается стилизованный символ улитки —

Так, например, маркировка gG говорит о том, что данное устройство предназначено для применения в области отключающей способности, от англ «General purposes» — общего назначения.

Ниже в таблице приведены основные классы предохранителей и область их применения.

Плавкие предохранители их назначение типы и устройство

Плавкие предохранители их назначение типы, виды, устройство важно знать для эффективного пользования электроприборами, это один из видов защитных приспособлений от сверхтоков, коротких замыканий. Вставка предохранителя «жертвует» собой — перегорает, размыкая цепь питания. Начинка защищаемого объекта остается без повреждений и чтобы привести его в рабочее состояние потребуется только заменить проводник. Если прибор вышел из строя, это еще вовсе не означает существенную его поломку — возможно, просто перегорел плавкий предохранитель. Замена элементарная: нужно поместить новую вставку в держатель или впаять новый ПП.

Что такое плавкие предохранители

Для электросети есть несколько защитных устройств, реагирующих на опасные факторы размыканием цепи, ими можно создавать множество ступеней. Традиционно в щитках и на линиях потребителей устанавливается автоматика отключения — АВ, УЗО+АВ, АВДТ, иногда такие устройства смонтированы сразу на шнурах питания (кабельные УЗО, характерно для водонагревателей). Но также есть элементы проще и дешевле — плавкие предохранители, вставки.

Устройство, внешний вид

Плавкий предохранитель — это стеклянная/керамическая/фибровая колбочка (вставка) на концах с металлическими колпачками, коробочка, флажок с проволочиной на платах электроприборов, в ВРУ, пробках. Вставляется в посадочное место (держатель) с металлическими зажимами или наподобие розетки, припаивается. Фактически это проводок, соединяющий цепь, но со специальными параметрами.

Всем известно, что если сечение жил проводки не рассчитанное на мощность включенных электроприборов, то она перегревается и может сгореть, этот же принцип в основе ПП.

Внутри вставки находится проводник (проводок, проволочина, пластина) из металлов и их сплавов (медь, цинк, сталь) обязательно соединенная с цепью через контакты на двух ее концах. В мелких девайсах элемент не превышает размером детали микросхемы. Есть и большие устройства — коробочки со сторонами в несколько см, с толстыми плавкими пластинами внутри рассчитанные на тысячи ампер (ППН-37,41).

Форма может быть и с розеточным подключением наподобие вилки, но принцип тот же. А также есть типоразмеры без посадочного места, то есть цельные, у которых вставка не заменяемая, такой ПП меняется полностью вместе с ней.

Материалы корпуса — композит, керамика, стекло, фибра. Внутри может быть наполнение (кварцевая крошка для гашения электродуги), что характерно для мощных разновидностей ПП.

Как работает плавкий предохранитель

Срабатывание происходит посредством сгорания плавкой вставки: когда величина тока превышает допустимое значение, создается температурное влияние — элемент перегорает, тем самым контакты расцепляются, оборудование обесточивается. Аналогично и при КЗ. Процесс занимает доли секунды. Есть разные размыкающие проводники (более или менее чувствительные) под конкретные температуры, нагрузки.

Отличие ПП от автоматов и УЗО: после активации требуется замена вставки или целого элемента. Достоинство в дешевизне и простоте замены: потребуется просто защелкнуть новую вставку, поместить в розетку новый экземпляр, реже — припаять.

Защита ПП основывается на способности металлов перегреваться, когда через них проходит превышающий их пропускную способность ток. При соответствии параметров происходит равномерный нагрев металла — тепло успевает рассеиваться. Когда же значение превышает допустимый уровень — тонкая проволочина, пластина внутри колбы расплавляется и разрушается. Причем это происходит почти моментально.

Для чего применяются плавкие вставки предохранителей:

защита от перегрузок (всплески, скачки);
от КЗ.

Кроме защиты, сработка ПП укажет на проблемы, поломки, на дефекты оборудования, например, спровоцировавшего КЗ.

Схематическое обозначение

На схемах и чертежах ПП обозначается так:

прямоугольник с пересекающей его посередине горизонтальной прямой черточкой. Концы подсоединены к цепи;
согласно иностранным стандартам могут использоваться другие графические рисунки:
- по IEC — прямоугольник с обозначенными сегментами;
- по IEEE/ANSI — волна.

Описание вариантов плавких вставок и предохранителей

с наполнением (ПН-2, ППН, НПН). Внутренняя полость, заполненная материалами, гасящими электродугу, появляющуюся при перегорании. Цепь разомкнута только при исчезновении данного явления. Гасящее вещество — кварцевая пыль;
без наполнения (ПР-2). Дугу подавляет газ, выделяемый при срабатывании и нагреве стенок вставки. Слаботочные ПП могут не иметь этой и предыдущей особенности.

трубчатые и слаботочные. Первые, это стеклянные, керамические или фибровые цилиндрики с хомутками на торцах. Вторые те же, но чаще со стеклянной колбой, для маломощных бытовых устройств до 6 А. Вставка защелкивается в горизонтальный продольный держатель с зажимными клеммами, его металлические торцы касаются контактов на цилиндрике (хомутков), таким образом, изделие включается в цепь. Такие разновидности обычно ненаполненные, особенно, если они фибровые: этот материал, нагреваясь, выделяет газ для подавления дуги;
вилочные. Обычно для автомобильного оснащения, для блоков с ПП на панелях управления. Контакты напоминают вилку, расположены снизу;
пробки-предохранители или пробковые плавкие вставки. Стандартно для 63 А. Обслуживают единовременную работу бытовых потребителей. Перегорающая часть скрыта керамикой с патроном, снаружи — 1 контакт, другой — подключен к пробке. ПП выгорает, обесточивая квартиру. Восстанавливают электроснабжение заменой вставки. Такие устройства ставились в домах старой застройки, теперь используются реже, так как есть АВ и УЗО. Остаются актуальными на электростанциях, в промышленности;
ножевые. Для 100 — 1250 А, применяются для высоких значений, например, при наличии мощных электродвигателей, в ВРУ;
кварцевые, с кварцевой пылью внутри — для значений до 36 кВ;
газогенерирующие (с возможностью разборки и без таковой). При горении (вспышке) возникает хлопок и интенсивное газовыделение (модели ПСН, ПВТ). Для 35–110 кВ. Номинал до 100 А

Выбор плавкой вставки и плавкого предохранителя

На выбор влияет:

нагрузка на сеть — основной параметр для выбора. Данная определяющая также влияет на то, будет ли ПП с наполнением, на материал его вставки, параметры (толщину, сплав) проводника;
типоразмер и способ установки. ПП подбирается под имеющиеся на оснащении посадочное место (вилка, продольная конструкция с клеммами). Монтаж простым вставлением или припаиванием (на микросхемах).

ПП помощнее монтируют в трансформаторных узлах с токами для групп МКД, предприятий. Маломощные — около счетчиков, для защиты отдельных квартир. Слаботочные в виде маленьких колб — в бытовых приборах, на их платах. На данный момент не всегда они актуальные в современной технике, но особая разновидность — интегральные керамические SMD предохранители — есть всегда (их минус — сложность в замене).

Расчет

Для определения подходящих параметров плавкого предохранителя учитывают следующее:

Если в схеме есть электродвигатель, то берут во внимание его пусковой параметр (ток), разделенный на определенный коэффициент:

Правила, как подобрать номинал:

уравнение для исчисления: I пп>1/k (I общ.+ I пуск.);
номинал должен превышать величину, полученную при исчислениях по току;
удобно пользоваться табл. фиксированных данных, этого будет достаточно, так как они отображают точную информацию.

Пример, как рассчитать номинал ПП для квартирной сети: сложить мощность всех потребителей (электроприборов) в Вт (1 кВт это 100 Вт) и посмотреть в таблице, какому значению (А) номинала плавкого предохранителя она соответствует. Желательно добавить запас около 20 %. Если величина находится между конечными цифрами диапазона, то выбирают следующую по возрастанию позицию.

Описанный выше расчет подходит для всех бытовых целей, но для предприятий с оборудованием с мощными пусковыми токами, электродвигателями, для ПП, обслуживающих целые дома, потребуется ознакомиться с диаграммами временно пусковых значений.

Следует сказать, что в щитках современных квартир ПП не используют, в этом просто нет смысла — автоматики защитного отключения (АВ, УЗО, АВДТ) с избытком хватает, и ее опции намного расширенные. Но в домовых ВРУ они есть всегда. Также чаще изделия встречаются в электросхемах, в автомобилях, на станциях, в мощном оборудовании промышленности. Стандартно они присутствуют на панелях управления (сигнализация, устройства с реле и подобное).

Исчисление диаметра проволоки (пластины вставки, проводника)

Расчет диаметра проводника ПП и его замена делается редко, но это возможно: когда нет нового элемента (вставки) на место перегоревшего старого и когда конструкция изделия позволяет вставить пластину или проволочину.

Сечение проводка «жучка» подбирается под номинал сгоревшей вставки. Для квартир стандартно монтируют ПП на 63 А, подойдет медь ∅ 0.9 мм.

Смотрят номинал ПП (корпус, документация).
Измеряют ∅ проводка (цифровым штангенциркулем).
Возводят результат в куб и из полученного извлекают кв. корень, умножают на 80.
Итог: получаем цифру равную номиналу ПП. Результат приблизительный, но максимально приближенный до точного.

Подобранную проволоку наматывают на контакты (выводы) сгоревшей вставки соединяя их, продолжая цепь. «Жучок» помещают в гнездо предохранителя, размещают между зажимами на торцах или вставляют как вилку.

Повторное плавление жилы означает неполадку в защищаемом объекте или сети (значение тока выше их возможностей). Есть риск: если подобрана проволока толще, то она не среагирует на поломку. То есть неисправность не диагностируется, обслуживаемый объект будет продолжать работу с перегрузками, что приведет к выходу его из строя, это также чревато возгоранием, ударами тока.

Как проверить работоспособность

Главное — определить, есть ли разрыв. Некоторые типы плавких предохранителей (часто автомобильные) оснащены встроенным индикатором перегорания. В слаботочных вариантах через стеклянную колбу видно проволоку (если разорвана, то изделие не рабочее).

Есть варианты ПП с непрозрачными вставками, корпусами из полимеров, фибры, керамики и без индикаторов. Диагностировать обрыв можно мультиметром:

Режимом измерения сопротивления (на шкале буква «омега», выбрать миним. значение). Щупы — к контактам: при «0» или близким к нему показателях — работоспособность; 1 или знак бесконечности — вставка сгорела, есть разрыв.
Режим прозвонки: нуль (близко к нулю) или цифры — работоспособность, если есть опция зуммера, то тестер издаст писк; 1 — обрыв.

Видео по теме

Онлайн помощник домашнего мастера

Плавкий предохранитель – предназначение, устройство и характеристики. Подробный обзор современных моделей

От опасных замыканий сложная конструкция электрических приборов защищается специальными приспособлениями. Сайты торгующих электрическими товарами интернет-магазинов содержат многочисленные фото плавкого предохранителя, позволяющие выбрать подходящий вариант среди огромного ассортимента предлагаемой продукции.

Эти надежные устройства обладают компактными габаритами, относительно дешево стоят, быстро заменяются после повреждения. Они применяются в электронной аппаратуре, промышленном оборудовании, автомобильном транспорте, системах энергоснабжения, распределительных щитах.

Основное назначение плавкого предохранителя состоит в предотвращении повреждения электрических приборов при внезапном скачке напряжения. После соприкосновения друг с другом оголенных кабелей, подключенных к используемому источнику питания, возникает замыкание. Тогда материал проводов с относительно малым параметром сопротивления вынужден пропускать через себя слишком сильный ток, вызывающий возгорание изоляции.

Увеличенная мощность электричества поднимает температурные показатели, расплавляющие находящуюся внутри корпуса проволоку. Это событие приводит к размыканию сети и отключению пострадавших приборов.

Краткое содержимое статьи:

Устройство и функционирование

Большинство предохранителей состоит из корпуса или патрона, куда вставлен перегорающий проводник. Диаметр его круглого сечения контролируется мощностью тока, вызывающего расплавление материала. К защищаемому прибору соединенные с клеммами концы предохранителей подключаются последовательным способом.

Поверхность оболочки производители обязательно оснащают информацией о силе тока, неспособной расплавить основной металлический элемент.

Керамический корпус предотвращает проникновение перегретых газов и жидкого металла в окружающее пространство. Его материал отлично сопротивляется влиянию повышенной температуры, а оба края оборудованы защитными крышками.

Унифицированными рукоятками захватываются элементы с вышедшими из строя вставками. Оболочка имеет стенки, предотвращающие расширение коммутационной электрической дуги и взрыв аппарата. Мощность энергии уменьшается кристаллами кварцевого песка, обладающими конкретными размерами и лишенными посторонних примесей.

Материал насыпается в изделие и утрамбовывается до предусмотренной нормативами плотности. С удерживающими основаниями плавящаяся вставка соединяется посредством контактных медных ножей с серебряным покрытием. Дальше повествуется о том, как работает плавкий предохранитель.

Когда повышается мощность подаваемой энергии, проводник начинает нагреваться до определенной температуры под воздействием сформировавшейся дуги. Тогда возникают условия, при которых проволока начинает плавиться и испаряться.

Времятоковая характеристика определяет длительность периода, за который металлическая вставка разжижается под влиянием силы тока. Параметр этого свойства должен превышать напряжение защищаемой техники. Например, если используемый для 220 вольтовой цепи предохранитель облает напряжением в четыреста вольт, при возникновении нештатных ситуаций он вовремя разорвет схему и погасит дугу.

Конструкционные разновидности

Наибольшее распространение сегодня получили такие типы плавких предохранителей:

Трубочные. Основные детали монтируются внутри закрытого фибрового корпуса, получившего способность к газогенерации. Когда запускается процесс увеличения температуры, внутри предохранителя начинается повышение давления. После достижения определенного значения происходит отключение цепи.

Пробочные. Фарфоровое основание содержит пластины с винтом и резьбовой гильзой, на концах которых присоединены связанные металлическим проводником контакты. Чтобы закрепить пластмассовый чехол на аппарате, необходимо завинтить кольцо. Перегоревшая пробка утилизируется, так как ее собственноручное восстановление невозможно осуществить.

Самовосстанавливающиеся. При изготовлении деталей используются полимерные материалы, структура которых изменяется в зависимости от показателей температуры. Нагревание увеличивает сопротивление, запускает процесс расплавления вставки и разрывает электроцепь. При остывании происходит уменьшение сопротивления и восстановление сети.

Способ закрывания расплавляющегося проводника управляет типом внешних эффектов, возникающих после отключения энергии. Этот признак позволяет существовать таким видам предохранителей, среди которых популярны:

Открытые. Возникающая дуга обладает неограниченными размерами. Частицы расплавленного металла свободно проникают в окружающую среду, увеличивая вероятность возгорания окружающих поверхностей.

Полузакрытые. Аппарат оборудован оболочкой, которая закрывается максимум с двух сторон. Присутствующие возле сработавшего предохранителя люди рискуют получить травмы от пламени и разлетающегося металла.

Закрытые. Сгоревшие элементы расположенной в сплошном корпусе проволоки неспособны выбраться за пределы стенок, а также навредить человеческому здоровью.

Перед тем, как выбрать плавкий предохранитель, необходимо знать, что при гашении дуги могут применяться различные методы. Первый разрешает использовать порошки, волокна и зернистые фракции совместимых материалов. Второй предлагает организовать перемещение газов или управлять возникающим в патроне давлением.

Разборные патроны позволяют заменить расплавившуюся вставку, а не разборные полностью утилизируются после повреждения, но иногда могут перезаряжаться в специализированных мастерских.

Некоторые модели заменяются без отключения электрической энергии. При совершении этих действий запрещается касаться руками находящихся под высоким напряжением элементов. При невозможности выполнения операций прибор принудительно обесточивается.

Маркировка изделий

Любой плавкий предохранитель на схеме помечается определенным индексом, в составе которого наблюдается присутствие двух букв. Первой из них отмечается защитный интервал:

a – короткие замыкания;
g – перегрузки и замыкания.

Предусмотренная производителем маркировка плавких предохранителей также содержит вторую букву, указывающую разновидность защищаемого устройства:

G – все электрические приборы.
L – токопроводящие кабели и распределители энергии.
M – электрические моторы.
Tr – трансформаторные системы.

Что такое плавкие предохранители и для чего они необходимы?

Защита электрических цепей от КЗ и перегрузок является одной из самых важных задач в электротехнике. С этой целью изобретено множество защитных аппаратов, которые сегодня применяются как в силовых цепях, так и для защиты электрических схем в различных устройствах. Практически в каждом сложном электроприборе можно встретить плавкие предохранители – одноразовые коммутационные устройства, разъединяющие цепь в аварийной ситуации.

Назначение и принцип действия

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.

В отличие от автоматического выключателя, часто применяемого в электротехнике, плавкая вставка срабатывает только один раз, после чего он подлежит замене. Однако срабатывает такое устройство со стопроцентной вероятностью, в то время как автоматика после многократного отключения может подвести. Именно поэтому для защиты дорогостоящего оборудования используют плавкие вставки. Не отказываются от применения этих защитных устройств и в силовых цепях.

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.

Рис. 1. Конструкция плавкого предохранителя

Рабочим элементом вставки является проводник из меди или сплава металлов. Благодаря этому плавкому элементу происходят отключения цепи в критических ситуациях.

В качестве плавкого элемента может быть одна или несколько медных проволок, пластина либо фигурная деталь. Эти проводники помещаются в жаропрочный корпус: стеклянный, керамический (рис. 2) или пластиковый. В зависимости от назначения, пространство вокруг плавкого элемента может быть заполнено кварцевым песком или окружено легкоиспаряющимся веществом, предназначенным для гашения электрической дуги.

Рис. 2. Керамические плавкие вставки

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.

Рис. 3. Строение плавкой вставки

Цифрами на рисунке обозначено:

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.

Конструктивные особенности предохранителей можно узнать по их маркировке. К сожалению, время-токовые характеристики наносятся не на все типы изделий. Но модели, на которые нанесены буквенно-цифровые коды, можно легко классифицировать по их назначению.

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:

FF – сверхбыстродействующие предохранители;
F – быстродействующие плавкие вставки;
М – полузамедленные;
Т – замедленные;
ТТ – сверхзамедленные.

Допускается цветная маркировка. Пример такой маркировки показан на рис. 4.

Рис. 4. Цветовая маркировка миниатюрных предохранителей

Виды и устройство

В зависимости от решаемых задач классификация предохранителей может быть следующей (рисунок 5):

ножевые предохранители;
слаботочные плавкие вставки;
вилочные предохранители;
кварцевые;
пробочного типа
газогенерирующие.

Рис. 5. Виды плавких предохранителей

Существуют также самовосстанавливающиеся предохранители, инерционные и откидывающиеся (рис. 6). Изделия инерционного типа предназначены для защиты электромоторов, которые при запуске создают большие нагрузки. Плавкие элементы нагреваются, но не перегорают. После того, как двигатель запустится, инерционный предохранитель переходит в режим ожидания.

Откидывающиеся вставки применяют в защите линий электропередач. В аварийных ситуациях плавкий элемент размыкает цепь. Под действием высокой температуры вставка удлиняется, в результате чего происходит давление на спусковой механизм, который отбрасывает предохранитель из его гнезда. Таким образом, обеспечивается надёжное отключение аварийного участка.

Рис. 6. Откидывающиеся плавкие предохранители

Устройство самовосстанавливающегося предохранителя отличается от других типов электрических аппаратов. Рабочим элементом изделия является полимер с положительным температурным коэффициентом расширения. Полимер содержит углеродистые включения, которые проводят ток.

При нагревании углеродные связи разрываются, в результате чего растёт электрическое сопротивление. При достижении температуры плавления полимера сопротивление стремится к бесконечности, то есть, цепь размыкается. При остывании возобновляется электропроводность полимера. Предохранитель самовосстанавливается.

Технические характеристики

Плавкие вставки идентифицируются двумя характеристиками: номинальным напряжением и величиной номинального тока. В промышленном оборудовании эти показатели могут достигать десятков киловольт и тысяч ампер.

В бытовых приборах применяются плавкие вставки, номинальное напряжение свободных контактах которых составляет:

110, 220 В – для постоянных токов;
220; 380 В – для переменного тока.

На контактах распространённых моделей номинальные токи составляют от 10 до 2500 А, а на концах плавких вставок – от 2 до 2500 А.

Преимущества и недостатки

К достоинствам плавких предохранителей относятся:

- полная гарантия отключения аварийного участка цепи;
- стабильность технических характеристик защиты;
- можно применять для избирательности;
- быстродействие;
- безотказность;
- простота конструкции.

Основные недостатки: