Назначение предохранителей

Виды плавких предохранителей

Для всех устройств этого типа существуют общая классификация в соответствии с их основными свойствами.

Плавкие вставки могут закрываться по-разному, в связи с этим отличаются и внешние эффекты, возникающие при отключении тока. Такие предохранители разделяются на следующие виды:

• Открытая плавкая вставка, в которой отсутствуют устройства для ограничения объема дуги, выброса расплавленных металлических частиц и пламени.
• Полузакрытый патрон с оболочкой, открытой с одной или двух сторон. Он создает определенную опасность для людей, находящихся поблизости.
• Закрытый патрон. Является наиболее надежным, поскольку у него отсутствуют все вышеперечисленные недостатки. Практически все современные предохранители выпускаются именно с закрытым патроном.

Гашение дуги может выполняться разными способами. В зависимости от этого предохранители бывают с наполнителем или без наполнителя. В первом случае применяются порошкообразные, волокнистые или зернистые компоненты, а во втором – за счет движения газов или высокого давления в патроне. Конструкции самих патронов разделяются на разборные и неразборные. Первый вариант предполагает замену расплавленной вставки, а во втором случае придется менять весь элемент. В некоторых случая неразборные патроны могут быть перезаряжены в специальных мастерских.

Предохранители могут быть заменены или не заменены будучи под напряжением. В первом случае замена может быть произведена прямо руками, не касаясь частей, находящихся под напряжением. Во втором случае устройство в обязательном порядке отключается от напряжения.

Разновидности

Используемые в Америке пробковые предохранители

К сожалению, на данный момент не существует единой системы классификации предохранителей, однако их можно классифицировать по разным признакам.

По характеристике

Сработавший на перегрузку предохранитель. На стенках стеклянной колбы видны капли испарившейся меди.

Вообще говоря, все предохранители имеют определённую время-токовую характеристику, показывающую время, прошедшее до момента срабатывания плавкого предохранителя со времени начала его работы. И можно отметить некоторые важные режимы его работы.

Так, можно выделить минимальный ток срабатывания, если протекающий ток ниже этого значения или равен ему, то плавкая вставка продержится сколько угодно долгое время без срабатывания. В этом режиме, назовём его номинальным или рабочим, все плавкие предохранители ведут себя абсолютно одинаково.

Но как только протекающий через него ток начинает превышать значение минимального тока срабатывания, предохранитель начнёт плавиться. И в зависимости от конструктивных особенностей разных видов плавких вставок, процесс может протекать по разному. Одни быстро расплавляются даже при слабо превышающем значении тока (быстродействующие), другие (как, например, используемые в цепях защиты электродвигателей) в состоянии выдерживать ток, значительно превышающий номинальный в течение довольно-таки продолжительного времени, достаточного, чтобы электрическая цепь вышла на свой рабочий режим, при котором ток упадёт до номинального для предохранителя значения (в электродвигателях, например, это момент его запуска, когда проходящий в обмотки ток многократно превышает ток, при котором двигатель уже работает, набрав рабочие обороты). Именно этот, второй режим работы в основном и определяет предназначение плавкого предохранителя и делит их на разные типы. И именно время-токовая характеристика на этом участке, её форма и значения определяются конструкцией изготовления плавкой вставки и дугогасительной системы.

И третий режим работы предохранителя — это работа в режиме короткого замыкания. Здесь, как и в первом случае, почти все предохранители ведут себя похоже. При токе короткого замыкания его значение в цепи нарастает чрезвычайно быстро и принимает значения, многократно (а то и на порядки) превышающие номинальные для данной цепи. От предохранителя при работе в этом режиме требуется только одно — максимально быстро разорвать цепь, не допустив теплового или механического повреждения элементов этой цепи большими значениями тока.

Эта характеристика указывается (но не всегда и не на всех моделях) в буквенном коде перед значением номинального тока в маркировке:

• первая буква означает диапазон защиты
  • a — частичный диапазон (только защита от токов короткого замыкания)
  • g — полный диапазон (защита и от токов короткого замыкания, и от перегрузки)
• вторая буква означает тип защищаемого оборудования
  • G — универсальный предохранитель для защиты различных типов оборудования: кабелей, электродвигателей, трансформаторов
  • L — защита кабелей и распределительных устройств
  • B — защита горного оборудования
  • F — защита маломощных цепей
  • M — защита цепей электродвигателей и отключающих устройств
  • R — защита полупроводников
  • S — быстрое сгорание при коротком замыкании и среднее время сгорания при перегрузке
  • Tr — защита трансформаторов

Полупроводниковые приборы

Из-за развития полупроводникового оборудования возникла дополнительная проблема. Никакое устройство, работающее по механическому принципу, не может вовремя отключить подачу электричества. Это касается и плавких предохранителей. В современной технике довольно часто применяются диоды и транзисторы. Такие приборы можно перегружать только несколько десятков миллисекунд. После превышения этого порога оборудование выйдет из строя.

Полупроводниковые предохранители предназначены для того, чтобы минимизировать пагубное воздействие перегрузок на электронику в инверторах, преобразователях, а также различных устройствах с плавным пуском.

Такие предохранители перегреваются значительно быстрее, чем плавкие металлы. Но у них есть и недостаток. Во время срабатывания такая защита не может гарантировать разъединение цепи. Подача электричества на устройство прекращается, но не до конца. Поэтому необходимо в комплексе применять ещё и автоматический выключатель. Он монтируется перед полупроводниковым предохранителем.

Как сделать индикатор перегорания предохранителя своими руками

В продаже есть автомобильные предохранители с индикатором их неисправности. В корпусе предохранителя вмонтирована миниатюрная лампочка накаливания или светодиод, начинающие светиться при перегорании предохранителя. Такой индикатор перегорания авто предохранителя можно собрать своими руками по ниже предложенной на фотографии электрической схеме.

Для этого достаточно подсоединить параллельно контактам предохранителя, любой светодиод VD1 через токоограничивающий резистор R1 или миниатюрную лампочку, рассчитанную на напряжение 12 В. Индикатор перегорания предохранителя можно смонтировать как в корпусе предохранителя, так и установить на колодке его держателя. Второй вариант предпочтительнее, так как при замене предохранителя индикатор останется на месте. Индикатор не будет светить при перегоревшем предохранителе, если не подключена нагрузка.

Приведенная на фотографии схема индикатора перегорания предохранителя или срабатывании автоматического выключателя с успехом может работать и в бытовой электросети при питающем напряжении 220 В.

Достаточно увеличить номинал резистора R1 до 300-500 кОм и для защиты светодиода VD1 от пробоя обратным напряжение дополнить схему диодом VD2 любого типа, рассчитанного на обратное напряжение не менее 300 В. Подойдет, например, широко применяемый отечественный диод КД109Б или импортный 1N4004.

Для сети переменного тока 220 В можно индикатор перегорания предохранителя или автоматического выключателя сделать на неоновой лампочке.

О принципе работы схем индикаторов и о расчете номиналов резистора с помощью онлайн калькулятора в зависимости от типа используемого светодиода или неоновой лампочки с примерами монтажа вопрос подробно рассмотрен в статье сайта «Схема подключения выключателя с подсветкой».

Общие рекомендации

Если вы эксплуатируете автомобиль постоянно, скачайте и распечатайте схему расположения предохранителей вашей марки авто, храните эту схему в бардачке.

В некоторых автомобилях (практически на всех корейских и японских) на крышке блока предохранителей есть расшифровка предохранителей. В немецких и французских автомобилях перечень предохранителей может быть нанесен на иностранном языке, который вы не знаете. В этом случае заранее переведите и распечатайте такую расшифровку, которая вас может выручить.

Посмотрите, какие типы предохранителей установлены в вашем автомобиле. Приобретите соответствующие наборы предохранителей, они наверняка когда-нибудь вам пригодятся.

Проверьте наличие пластмассового пинцета в блоках предохранителей. Если его нет, доукомплектуйте ремнабор автомобиля. Очень хорошо для этой цели подходят специальные медицинские зажимы.

Видео — почему иногда горит проводка автомобиля, а не предохранители:

Может заинтересовать:

Конструкция

Основным элементом, входящим в состав предохранителя является – плавкая вставка. Данные вставки имеют множество конфигураций, но тем не менее имеют два базовых элемента:

Плавкий элемент – выполнен из сплава различных металлов либо выполняется со специально подобранными сплавами металла.

Плавкие вставки выполняются из различных материалов:

1. цинк;
2. свинец;
3. медь;
4. олово;
5. серебро.

Корпус – блок, содержащий комплекс крепежных элементов, позволяющих подключение коммутационного элемента к электрической цепи.

Корпуса выполняются из разновидностей прочной керамики такие как:

1. фарфор;
2. корундо-муллитовая керамика;
3. стеатит.

При использовании электропредохранителей с малым током номинального режима корпус выполняется из специальных стекол.

К основным параметрам, характеризующие плавкие предохранители относятся:

1. номинальное напряжение;
2. номинальный ток;
3. максимальная мощность;
4. скорость срабатывания.

Все эти факторы необходимо учитывать при расчете плавкой вставки.

Расчет плавких значений номинального тока производится согласно формулы 1:

Из формулы, для расчета, необходимо знать U – напряжение, Pmax – максимальная нагрузочная мощность.

Самовосстанавливающиеся проводники

Бывает, что после перегрузки в электросети цепь можно снова подключить без какого-либо вреда через определённое время

Это довольно важно для различных микропроцессоров и микроконтроллерного оборудования. Для этих цепей применяют предохранители с самовосстановлением

В основе лежит состав, в который входит углерод и полимер. С помощью углерода возможно обеспечить необходимую степень проводимости, но сам предохранитель имеет сопротивление. Если сила тока превышает номинальные показатели, то самовосстанавливающиеся элементы нагреваются, из-за чего полимер переходит в газообразный вид. При этом происходит значительное расширение. Связь между частицами углерода разрывается. Электричество уже не может проходить через предохранитель. После остывания весь состав переходит в базовую форму. Частицы углерода снова восстанавливают контакт, и предохранитель можно использовать.

Устройство автомата

Бытовой автоматический предохранитель содержит две защиты – тепловую и электромагнитную. Тепловой расцепитель для защиты от перегрузок – это пластина из биметалла, через которую проходит электрический ток и нагревает ее. При достижении током пороговой величины пластина деформируется так, что воздействует на отключение электрического контакта. В зависимости от перегрузки, время срабатывания может быть длительным. Минимальный ток отключения зависит от типа автомата и составляет не менее 1,3 от номинальной величины. После остывания пластины устройство снова готово к использованию.

Схема устройства автоматического выключателя

Со временем параметры автоматического выключателя могут измениться из-за износа контактов.

Электромагнитный расцепитель является защитой от КЗ. Механизм расцепления в устройстве всего один, но приводится в действие по-разному. При КЗ величина тока значительно выше номинального и биметаллическая пластина может разрушиться. Поэтому требуется мгновенное размыкание контактов, которое производит электромагнит. Импульс тока проходит через катушку и за счет электромагнитной индукции приводит в действие подвижный сердечник, освобождающий пружину расцепителя.

При коротком замыкании отключение автомата вызывает появление электрической дуги, которая принудительно гасится в дугогасительной камере.

Автомат можно использовать как обычный выключатель нагрузки. Обычно для этого стараются применять реле напряжения, имеющее более мощные контакты.

Расчёт необходимого предела срабатывания

Расчёт предохранителя ведётся с учётом тока короткого замыкания в конце линии, допустимого нагрева проводников, допустимого уменьшения напряжения (не более 4—5 %), а также с учётом специфики самого потребителя тока. Выделяемая от протекания электрического тока через проводники теплота должна рассеиваться в окружающую среду, без чрезмерного повышения их температуры, не повреждая при этом каких-либо частей и/или составляющих проводящих частей электрооборудования.

Расчёт предохранителя в простейшем случае производится по формуле:

Inom=PmaxU,{\displaystyle I_{nom}={\frac {P_{max}}{U}},}

где Inom{\displaystyle I_{nom}} — номинальный ток срабатывания предохранителя, А;

Pmax{\displaystyle P_{max}} — максимальная мощность нагрузки, Вт (с запасом примерно 20 %);

U{\displaystyle U} — напряжение сети, В.

Номинальный ток предохранителя выбирается из стандартного ряда, с ближайшим номинальным током срабатывания, превышающим полученное значение. Так же должны учитываться пусковые токи нагрузки при выборе параметра время-токовой характеристики.

Виды плавких предохранителей

Для всех устройств этого типа существуют общая классификация в соответствии с их основными свойствами.

Плавкие вставки могут закрываться по-разному, в связи с этим отличаются и внешние эффекты, возникающие при отключении тока. Такие предохранители разделяются на следующие виды:

• Открытая плавкая вставка, в которой отсутствуют устройства для ограничения объема дуги, выброса расплавленных металлических частиц и пламени.
• Полузакрытый патрон с оболочкой, открытой с одной или двух сторон. Он создает определенную опасность для людей, находящихся поблизости.
• Закрытый патрон. Является наиболее надежным, поскольку у него отсутствуют все вышеперечисленные недостатки. Практически все современные предохранители выпускаются именно с закрытым патроном.

Гашение дуги может выполняться разными способами. В зависимости от этого предохранители бывают с наполнителем или без наполнителя. В первом случае применяются порошкообразные, волокнистые или зернистые компоненты, а во втором – за счет движения газов или высокого давления в патроне. Конструкции самих патронов разделяются на разборные и неразборные. Первый вариант предполагает замену расплавленной вставки, а во втором случае придется менять весь элемент. В некоторых случая неразборные патроны могут быть перезаряжены в специальных мастерских.

Предохранители могут быть заменены или не заменены будучи под напряжением. В первом случае замена может быть произведена прямо руками, не касаясь частей, находящихся под напряжением. Во втором случае устройство в обязательном порядке отключается от напряжения.

Что может вызвать перегорание предохранителя?

Предохранитель защищает цепь от более высокого тока, чем может выдержать цепь. Если перегорел предохранитель, это означает, что где-то есть короткое замыкание. Оно может быть между двумя проводами или проводом питания и землёй (кузовом автомобиля).

Предохранитель также может перегореть, если оборудование потребляет более высокий ток, чем на который оно рассчитано. Например, если электродвигатель стеклоочистителя или вентилятора заблокирован при включении, он потребляет более высокий ток и, возможно, перегорит предохранитель.

То же самое может произойти, если замкнута обмотка внутри двигателя. Есть несколько распространенных проблем, которые вызывают перегорание предохранителей во многих автомобилях:

1. Наиболее распространенным является случай, когда металлический предмет (например, монета) падает внутрь гнезда прикуривателя.
2. Жгут проводов, который входит в крышку багажника, перетирается в месте, где он изгибается, замыкает и срабатывает предохранитель, связанный с задними фонарями или стоп-сигналами.
3. Неправильная лампа, установленная в одной из фар или задних фонарей, также может привести к срабатыванию предохранителя.
4. Повреждение жгута проводов прицепа.
5. Жгут проводов, подключенный к какому-либо оборудованию внутри моторного отсека, протирается и замыкает предохранитель. Например, в некоторых более старых автомобилях Mercedes-Benz это была довольно распространенная проблема, когда изоляция на жгуте проводов двигателя трескалась, закорачивая провода.

Предыдущая запись Впускной коллектор — как это работает, какие бывают неисправности
Следующая запись Генератор — как он работает, проблемы, симптомы, проверка

Почему плавятся предохранители в машине

Рассмотрим почему горят предохранители в машине — наиболее частые типовые причины.

1. Прикуривателя

Предохранитель прикуривателя часто выходит из строя. В большинстве случаев это не связано с курением. В прикуриватель часто устанавливаются разъемы питания дополнительного оборудования (радар-детекторы, навигаторы, прочие автогаджеты), компрессор, зарядные устройства мобильной техники, разветвители и тройники сомнительного качества.

В некоторых случаях одновременное подключение нескольких гаджетов может привести к превышению максимального тока по цепи питания разъема прикуривателя.

Часто возникают такие ситуации при использовании рекламируемого дополнительного электрического обогревателя салона, питающегося от разъема прикуривателя.

2. Омывателя

Выход из строя данного предохранителя связан с возможным замерзанием воды в бачке и трубках системы омывателя при отрицательных и слабоположительных температурах. Нарушается подвижность привода электронасоса, в результате чего увеличивается ток, перегорает предохранитель. Для предотвращения таких ситуаций необходимо своевременно заменить воду на незамерзающую жидкость и очистить всю систему от воды.

3. Дворников

Выходит из строя в случае примерзания дворников к стеклу, заклинивания редуктора.Поэтому перед началом движения утром в холодное время года необходимо проверять щетки на предмет примерзания к стеклу.

4. Обогрева стекол и зеркал

Может перегореть вследствие замыкания электропроводки. Наиболее «слабые» места проводки – в гофрошлангах передних дверей, двери багажника, под накладкой водительского порога.

5. Печки

За печку обычно отвечает предохранитель номиналом от 30 Ампер. В случае износа электродвигателя печки, особенно подшипников и втулок, ток в цепи электропривода значительно увеличивается. Избежать таких ситуаций помогает своевременное проведение регламентных работ вентилятора печки.

6. Систем освещения

Часто перегорают, если устанавливается мощность, устанавливаются нештатные лампы, особенно ксеноновые с блоком розжига, ток потребления которых значительно выше. При увеличении номинала следует одновременно «усилять» электропроводку ламп, укладывая провода большего сечения.

7. Системы охлаждения двигателя

Выходят из строя при увеличении тока потребления электровентилятора радиатора по причинам:

• попадания посторонних предметов в область вращения лопастей вентилятора;
• износа электродвигателей вентилятора;
• выработке смазки двигателей.

8. Блока управления двигателем

Их перегорание приводит к отказу запуска двигателя. По этой причине водитель должен знать, где расположены предохранители, обслуживающие блок управления двигателем. Практически половина всех неисправностей, связанных с отказом запуска двигателей, определяется их перегоранием.

9. Электроусилителя руля

Системы электроусилителя руля все чаще применяются в автомобилях. Электропривод электроусилителя потребляет большой ток, при повышенных нагрузках предохранители часто выходят из строя.

10. Электрических стояночных тормозов

Электрические стояночные тормоза некоторых моделей автомобилей (например, VW PASSAT B6) головная боль многих автовладельцев. Электропривод стояночных тормозов находится в «неуютном» месте возле колес.

Это способствует механическому разрушению корпуса, попаданию внутрь влаги и грязи, как следствие, заклиниванию двигателя, перегоранию предохранителей по цепям питания.

11. Системы ABS

В результате износа насоса увеличивается ток, перегорает предохранитель системы ABS. Это приводит к неработоспособности антиблокировочной системы тормозов, особенно нужной при плохом состоянии дорожного покрытия.

12. Центрального замка, стеклоподъемников

Приводы центрального замка, стеклоподъемников часто заклинивают, в результате чего перегорают предохранители. Проблемным также является замыкание проводки в гофрошланге электропроводки дверей.

Расположение предохранителей

Первое, с чем придется столкнуться автолюбителю при попытке проверить состояние предохранителей или заменить их, – поиск предохранительного блока. Дело в том, что выяснить, где предохранитель расположен, задача нетривиальная. В разных моделях машин блок с предохранителями расположен в разных частях салона или даже под капотом. Иногда количество предохранителей сильно возрастает, и производитель авто ставит по несколько блоков в разных частях машины. Из-за подобного беспорядка предложить универсальную схему или инструкцию для поиска предохранительного блока просто невозможно. Например, в машинах отечественного производства предохранители находятся под капотом (классический вариант расположения для «Жигулей»). В иномарках ситуация сложнее. Предохранители в «Тойоте-Королла» расположены справа от руля на приборной панели. Казалось бы, производители одной страны должны быть схожи в выборе расположения элементов, но на деле все иначе. Предохранители в «Ниссан-Альмера» расположены слева от руля, в небольшом кармане.

Нормативные документы

Безопасность является важнейшим фактором как в производственных процессах, так и в повседневной жизни людей. Поэтому предохранители должны в обязательном порядке отвечать жестким требованиям существующих стандартов безопасности. Любой официальный производитель указывает, каким стандартам безопасности отвечает его продукция.

В различных странах существуют собственные регулирующие органы и нормативные акты. Для отечественного рынка интерес представляют в первую очередь стандарты МЭК. В частности:

• ГОСТ Р МЭК 60127-1-2005 Миниатюрные плавкие предохранители. Часть 1. Терминология для плавких предохранителей и общие требования к миниатюрным плавким вставкам;
• ГОСТ МЭК 60127-2-2013 Предохранители миниатюрные плавкие. Часть 2. Трубчатые плавкие вставки;
• ГОСТ МЭК 60127-3-2013 Предохранители миниатюрные плавкие. Часть 3. Субминиатюрные плавкие вставки;
• ГОСТ МЭК 60127-4-2011 Миниатюрные плавкие предохранители. Часть 4. Универсальные модульные плавкие вставки для объемного и поверхностного монтажа;
• ГОСТ 30801.5-2012 (МЭК 60127-5:1989) Миниатюрные плавкие предохранители. Руководство по сертификации миниатюрных плавких вставок;
• ГОСТ МЭК 60127-6-2013 Предохранители миниатюрные плавкие. Часть 6. Держатели предохранителей с миниатюрной плавкой вставкой.

Согласно ГОСТ Р МЭК 60127-1-2005, предохранитель представляет собой устройство, которое за счет расплавления одной или нескольких его деталей, имеющих определенную конструкцию и размеры, размыкает цепь, в которую оно включено, прерывая ток, если он превышает заданное значение в течение определенного времени. В этом же стандарте представлены характеристики предохранителей и общие требования к ним.