Основные сведения о предохранителях — зачем нужно устройство
Предохранитель — это коммутационное электромеханическое устройство, которое предназначено для защиты элементов систем распределения электричества и оборудования от перегрузов токов и от сверхтоков.
Предохранитель отключает электрическую цепь размыканием токоведущих частей под действием электрического тока, которое превышает допустимое значение.
Назначение и принцип действия
Предохранитель предназначен для пропускания рабочего тока и разрыва электрической цепи, то есть защиты электрооборудований и электрической сети от сверхтоков, которые возникают при коротком замыкании или при критических перегрузках. Он обеспечивает бесперебойную работу электрической цепи.
Предохранитель встраивается в разрыв электрической цепи (последовательно). Когда протекает сверхток, происходит нагрев плавкого элемента предохранителя и его расплавление с образованием электрической дуги. При погасании электрической дуги цепь оказывается разомкнутой. Плавкую вставку обычно заполняют специальным наполнителем (мелом, кварцевым песком) для отвода лишней теплоты и успешного гашения дуги. Во время процесса расплавления плавкого элемента происходит разрыв цепи и срабатывание предохранителя. Примечание 1
Когда предохранитель сработал, он подлежит замене, чтобы восстановить электроснабжение.
- Время плавления плавкого элемента. Именно этот интервал определяет эффективность предохранителя, так как электрическая дуга вводит электрическую цепь в сопротивление, ограничивающее поступление тока, что, в свою очередь, уменьшает вредное воздействие на все элементы системы.
- Время горения дуги.
У предохранителей имеется маркировка, которая может указать на диапазон защиты. Диапазон защиты обозначают двумя буквами: «а» — частичный и «g» — полный.
Далее проставляются прописные английские буквы в маркировке:
- G — универсальные предохранители для защиты кабелей, электродвигателей, трансформаторов;
- L — предохранители для распределительных устройств и кабелей;
- B — предохранители для горнодобывающих оборудований;
- F — предохранители для маломощных электрических цепей;
- M — предохранители для коммутирующих устройств и электромоторов;
- R — предохранители для полупроводниковых схем;
- S — предохранители с моментальным сгоранием и со средним временем срабатывания;
- Tr — предохранители для трансформаторов.
Классификация основных видов предохранителей
Предохранители по принципу действия и по способу разрыва электрической цепи делятся на 4 вида:
1. Предохранители с плавкой вставкой.
Такие предохранители имеют токопроводящий элемент, который расплавляется и испаряется под действием сверхтока. Этим обеспечивается разрыв электрической цепи и защита ее.
Плавкие вставки изготавливают из свинца, меди, цинка, железа. Работа проводника с плавкой вставкой под нормальным током обеспечивает хороший баланс температур между теплом, который выделяется на металле, и отводом тепла в окружающую среду. При превышении расчетной нагрузки такое равновесие разрушается.
Ускорение работы таких предохранителей обеспечивают специальные технические решения: уменьшение площади форм переменного сечения и использование металлургического эффекта.
Когда происходит разрыв электрической цепи, создается электрическая дуга, через который проходит сверхток до момента его погасания.
2. Предохранители электромеханической конструкции.
Такие предохранители основаны на автоматическом выключении. Их еще называют автоматами. Специальный датчик контролирует величину тока, и при его превышении автомат разрывает электрическую цепь.
3. Предохранители на основе электронных компонентов.
Такие предохранители защищают электрическую цепь бесконтактно на основе диодов, тиристоров или транзисторов.
Предохранитель контролирует величину тока и при его превышении затвор предохранителя запирается, тем самым отключает нагрузку. При этом устройство блокирует само себя.
4. Самовосстанавливающиеся предохранители.
Такие предохранители отличаются от предохранителей с плавкой вставкой многократным использованием. После сверхтока они сохраняют свою работоспособность.
Они состоят из полимерных материалов, имеющих положительный температурный коэффициент для электрического сопротивления. У них кристаллическая структура и при сверхтоке предохранитель переходит в аморфное состояние.
Достоинства и недостатки использования
- сто процентная вероятность срабатывания;
- скорость срабатывания;
- низкая стоимость.
- подлежит замене после разового использования;
- плохая защитная роль.
- многократное использование;
- быстродействующие;
- автоматическое выключение.
- быстродействие;
- работа при температуре более 100 градусов;
- защита при увеличении тока на 10% от нормы.
- сохранение работоспособности после сверхтока;
- отключение нагрузки;
- небольшой размер;
- стабильная работа;
- быстрота срабатывания.
Что такое предохранитель в физике
Азбука физики 
Научные игрушки 
Простые опыты 
Этюды об ученых 
Решение задач 
Презентации 
Книги по физике 
Умные книжки 
Есть вопросик? 
Его величество. 
Музеи науки. 
Достижения. 
Викторина по физике 
Физика в кадре 
Учителю 
Читатели пишут 
Физика 8 класс. КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ
При прохождении электрического тока металлические проводники нагреваются
и могут даже расплавиться. Сильный нагрев проводов может привести к возгоранию изоляции
и к пожару.
Любой проводник во всех электрических устройствах, а также в бытовых электрических цепях
рассчитан на какой-то определенный максимальный ток, превышение которого ведет к нарушению работоспособности электроаппаратуры и возгоранию.
Практически максимально возможный ток может быть превышен из-за короткого замыкания цепей
по раличным причинам: нарушение изоляции проводов, попадания воды в устройство и т.д.
Короткое замыкание — это такое состояние электрической цепи, когда клеммы источника тока замыкаются накоротко без потребителя электроэнергии (без нагрузки).
Чтобы не возникали недопустимые токи, в электрическую цепь включается предохранитель,
который автоматически размыкает цепь, если ток превысил допустимое значение.
Условное обозначение предохранителя на электрической схеме:
Существуют разные виды предохранителей.
1. Самый простой вид — плавкая вставка. Она применяется, например, в бытовой радиоаппаратуре.
Главная часть — проволчка из легкоплавкого металла, с толщина которой рассчитана на определенный ток. При коротком замыкании проволочка плавится и размыкает цепь.
2. В жилых домах стоят предохранители — пробки. Они более мощные и рассчитаны на большие токи. Есть такое выражение «перегорели пробки». Перегоревшую пробку меняют на новую.
. 
3. В настоящее время в домах стоят современные автоматы — предохранители другой конструкции,
но принцип действия остается прежним: не допустить опасный по величине ток !
Предохранитель (электричество)
Предохранитель — электрический аппарат, выполняющий защитную функцию. Предохранитель защищает электрическую цепь и её элементы от перегрева и возгорания при протекании тока высокой силы. В цепи обозначается буквами «FU» (международное обозначение, от слова англ. Fuse ) или «Пр» (обозначение в СССР) и прямоугольником со сплошной линией в центре.
Предохранители бывают плавкими (одноразовыми) и автоматическими (многоразовыми). В низковольтных цепях также применяются самовосстанавливающиеся предохранители.
Плавкий предохранитель
плавкие предохранители
Плавкий предохранитель обычно представляет из себя стеклянную или фарфоровую оболочку, на основаниях которой располагаются контакты, а внутри находится тонкий проводник из относительно легкоплавкого металла. Определённой силе тока срабатывания соответствует определённое поперечное сечение проводника. Если сила тока в цепи превысит максимально допустимое значение, то легкоплавкий проводник перегревается и расплавляется, защищая цепь со всеми её элементами от перегрева и возгорания.
Плавкие предохранители имеют следующую маркировку:
| Сила тока | Цвет чеки | Максимальная мощность (сеть 220 В) |
|---|---|---|
| 6А | Зелёный | 1200 Ватт |
| 10А | Красный | 2000 Ватт |
| 16А | Серый | 3200 Ватт |
| 20А | Синий | 4000 Ватт |
| 26А | Жёлтый | 5200 Ватт |
Лампы накаливания снабжают плавкими предохранителями для предотвращения перегрузки питающей цепи в случае возникновения электрической дуги в момент перегорания лампы. Предохранителем в лампе служит участок одного из вводных проводников, расположенных в цоколе лампы. Этот участок имеет меньшее сечение по сравнению с остальной длиной провода; в лампах с прозрачной колбой это можно заметить, рассматривая лампу на просвет. Для 220-вольтовых бытовых ламп предохранитель обычно рассчитан на ток 7 А.
Существенной величиной является время, за которое происходит разрушение проводника при превышении установленного тока. С целью уменьшения этого времени некоторые плавкие предохранители содержат пружину предварительного натяжения. Эта пружина также разводит концы разрушенного проводника, предотвращая возникновение дуги.
Автоматический предохранитель
Основная статья: Автоматический выключатель
Устройство автоматического предохранителя
1 — тумблерный вкл/выключатель
2 — механический привод
3 — контактная система
4 — разъёмы (2 шт)
5 — тепловой расцепитель
6 — калибровочный винт
7 — электромагнитный расцепитель
8 — дугогасительная камера
Автоматический предохранитель (правильное название: Автоматический выключатель, также называется «автомат защиты», «защитный автомат» или же просто «автомат») состоит из диэлектрического корпуса, внутри которого располагаются подвижный и неподвижный контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или электромагнитным.
- Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие пружину, отводящую подвижный контакт, разрывая тем самым электрическую цепь. Время срабатывания зависит от тока (время-токовая характеристика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать тепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального тока предохранителя. В отличие от плавкого предохранителя, автоматический предохранитель готов к следующему использованию после остывания пластины.
- Магнитный (мгновенный) расцепитель представляет собой соленоид, подвижный сердечник которого приводит в действие пружину, отводящую подвижный контакт. Ток, проходящий через автоматический выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в от 6 и более раз от номинального тока, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы A, B, C и D в зависимости от характеристики срабатывания расцепителей).
Во время расцепления контактов может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты имеют особую форму и находятся в дугогасительной камере.
Расчёт необходимого предела срабатывания
Изображение кролика или черепахи на упаковке графически показывает время-токовую характеристику срабатывания предохранителя.
