Предохранители используются везде и всюду - они есть в технике, в самых разных электрических устройствах, автомобилях, промышленном оборудовании. Существует множество видов этих элементов. Для чего они нужны и в чем их особенности? Рассмотрим основные виды предохранителей.

Характеристика

Предохранитель - это общий термин, который достаточно устойчиво используется в области электрики. Эта деталь предполагает защиту для проводов, оборудования и электрических сетей. Предохранитель представляет собой коммутационное изделие. В чем его назначение? Предохранитель призван защитить электрическую сеть от высоких токов и коротких замыканий. Принцип действия детали очень простой - в случае образования сверхтоков разрушается специально предназначенный для этого элемент. Зачастую это плавкая вставка. Так устроены все виды стеклянных предохранителей.

Эти вставки - обязательный элемент, без которого невозможен ни один вид предохранительных элементов. Внутри нее также имеется и специальное дугогасительное устройство. Вставки в предохранителях изготавливаются из фарфоровых или фибровых корпусов и закрепляются в специальные части, что проводят электрический ток. Элементы, предназначенные под малые токи, могут и вовсе не иметь корпуса.

Плавкий

Это наиболее распространенные виды предохранителей для использования в быту. Наверное, это единственный элемент, который проще всего диагностировать на предмет исправности. Для этого нужно просто посмотреть деталь на просвет - будет видно, цела плавка вставки или нет.

Изготавливают данные детали в стеклянном корпусе.

Плавкий трубчатый керамический

Этот элемент практически ничем не отличается от стеклянного изделия. Единственное различие в материале, из которого изготовлен корпус. Но в эксплуатации эти детали не так комфортны - диагностировать «на свет» уже не выйдет. Для проверки необходимо использовать тестеры или мультиметры.

Плавкая вставка ПВД

Предохранителей функционируют на базе такого же принципа.

Но здесь конструкция модифицирована таким образом, чтобы видеть состояние детали. Так, если элемент перегорел, то в задней части изделия появится специальный флажок.

Элементы с кварцевым песком

Эти предохранители отличаются высокими дугогасящими характеристиками. Производят их в двух исполнениях: в корпусе из керамических материалов или в стеклянных корпусах. Зачастую изделие рассчитано на работу с большими токами. Существуют и еще усовершенствованные модели. Устройство предохранителя предусматривает еще одну деталь, по конструкции подобную ПВД. Он необходим, чтобы можно было узнать, какой из предохранителей перегорел.

Быстродействующие предохранители

Эти изделия ничем особенным от остальных не отличаются. Различие только в том, что при возникновении короткого замыкания плавкая часть сгорает очень быстро.

SMD

Данные изделия можно встретить в электронных устройствах. Они очень миниатюрны. Принцип действия и назначения предохранителей - защитить технику от высоких токов, с чем они отлично справляются.

Самовосстанавливающиеся

Это достаточно интересные решения. Самовосстанавливающийся предохранитель представляет собой деталь, внутри которой находится специальный пластик. Пока пластиковая вставка холодная, она может проводить электричество. Как только вставка разогреется до определенной температуры, ее токопроводящие свойства теряются за счет увеличения сопротивления.

После остывания ток снова сможет проходить через изделие. Плюс данных деталей в том, что после перегорания нет никакой нужды в замене элемента. Промышленность выпускает эти изделия в различных видах. Они подходят для пайки по технологии навесного или поверхностного монтажа. В основном эти виды предохранителей используют в маломощных схемах.

Взрывные

Если все вышеперечисленные изделия знает каждый, то взрывной предохранитель - это редкая группа. Процесс перегорания детали обеспечивается достаточно эффектным звуком. Специальное которое закрепляется на токопроводящей детали, взрывается. За это отвечают специальные датчики. Последние следят за током в электрической цепи. Это очень точные предохранители, так как они практически не зависят от характеристик металла на токопроводящей детали. Данный элемент зависит от точности датчика тока.

Другие типы предохранителей

Для работы в цепях используют специальные автогазовые, газовые изделия, а также элементы жидкостного типа. Существуют даже стреляющие предохранители. В обыденной жизни их увидеть нельзя - это профессиональное мощное оборудование.

Маркировка и обозначения

Каждый производитель изготавливает предохранители под определенным кодом или артикулом. Номер предохранителя позволяет в каталогах найти и уточнить технические характеристики. Зачастую эти коды можно найти на корпусах изделий. Также код может наноситься на металлическую часть. Кроме кодов, на корпусе также могут указываться основные данные - это номинальный ток в А, номинальные напряжения в В, отключающие характеристики либо особенности конструкции. По этим данным можно определить назначение предохранителей.

Итак, величина номинального тока - это максимально допустимое значение, при котором деталь может нормально функционировать в течение длительного срока.

Номинальные напряжения - это максимально допустимое напряжение, при котором деталь безопасно разрывает цепь в случае короткого замыкания или при перегрузке в сети.

Отключающей способностью называют максимальные токи. При них предохранитель сработает, но корпус его не будет разрушен.

Характеристиками называют зависимость времени, при котором рушится плавкий элемент от тока, что протекает через деталь. Разные виды предохранителей по характеристикам объединены в группы по особенностям применения и скорости срабатывания.

Обычно эти характеристики указывают на силовых деталях. Для обозначения используются буквы латинского алфавита. Первой обозначается отключающая способность. Так, G - это полный диапазон, деталь способна защитить цепь и от перегрузки, и от короткого замыкания. А - диапазон частичный, а такие виды предохранителей защищают только от коротких замыканий.

Второй буквой обозначаются типы цепи:

• G - цепь общего назначения.
• L - защита кабелей, а также распределительных систем.
• M - защита цепей в электродвигателях.
• Tr - предохранитель, способный защитить трансформаторную сеть.

Элементы с буквой R используются вместе с силовым полупроводниковым оборудованием. А PV сможет обеспечивать защиту солнечных батарей.

Итак, мы рассмотрели, какие бывают виды предохранителей и какую они имеют маркировку.

Плавкие предохранители в настоящее время применяются почти исключительно только с закрытыми патронами. Существуют два основных типа предохранителей с закрытыми патронами, предохранители без наполнителя. Патроны этих предохранителей на номинальный ток 100 А и более имеют толстостенные фибровые трубки.

На концы трубки плотно насажены латунные втулки для предотвращения ее разрыва. Плавкие вставки привинчиваются к ножам. Ножи закрепляются латунными колпаками, которые навинчиваются на упомянутые втулки. У патронов на номинальные токи 15 и 60 А контактных ножей нет, их заменяют сами колпачки, которые при завинчивании создают контакт с плавкой вставкой. Предохранители с наполнителем. Зерна наполнителя, имея большую поверхность, достаточно хорошо поглощают тепло и остужают газы, понижая давление внутри патрона. Дуга, появляющаяся между песчинками, гасится настолько быстро, что ток не успевает достичь величины, которая могла бы быть в случае отсутствия вставки. Большая коммутационная способность получается, если вставка состоит из нескольких параллельных ветвей, расположенных в наполнителе таким образом, чтобы наилучшим образом использовать для охлаждения весь объем патрона. Во избежание ухудшения условий гашения дуги и увеличения давления в патроне наполнитель должен быть чист и иметь зерна с размерами, не выходящими за определенные пределы. Песчинки кварца должны иметь минимум примесей. В случае присутствия в наполнителе достаточно большого количества примесей, это может привести к появлению токопроводящих мостиков, возникающих при малых токах, что повлечет за собой выход из строя предохранителя.

По типу:

Цилиндрические предохранители

Промышленный предохранитель, gG стандарт NF EN 60269-1 и 2-1. Обеспечивает защиту кабелей и электрических устройств. Селективность, гарантированная между двумя предохранителями, для которых имеется разница двух токов установки (т.е. 160А и 100А). Отключающая способность: 20kA для размеров 8,3 х 31,5 мм и 80 - 120kА для других размеров при номинальном напряжении. Защита на всех уровнях электрического распределения от перегрузок и коротких замыканий. Основные распределительные щиты. Защита всех электродвигателей с низким напряжением.

Ножевые предохранители

Черная и зелёная маркировка плавкого предохранителя gG. Стандарт NF EN 60269 и 261. Селективность, обеспечивается когда разница по току вставки вдвое больше (т.е. 100А и 160А). Отключающая способность: Размер 000/С00: 120 kА – 500 В. Другие размеры: 100 kА – 500 В. Защита любого уровня. Защита проводов и электрических материалов. Главный распределительный шкаф, шкаф приводов, прямая защита двигателей, необходимо использовать вместе с тепловым реле.

Полупроводниковые предохранители

Предохранитель сверхбыстродействующей защиты полупроводников с ограничением по току. Предохранитель широкого диапазона. Устраняет необходимость устанавливать внешние устройства защиты. NF стандарт EN 60269-1 и 4. Отключающая способность: от160 до 200 кА.

Средневольтные предохранители

Наиболее распространённый в Америке тип предохранителей расcчитанный на напряжение от единиц до десятков кВ. Фиксируется в зажимы и входит в общую группу ограничения по току. Срабатывает на предельную нагрузку в трансформаторных цепях (свыше 133%). Используется в закрытых помещениях и на открытом воздухе в местах, защищённых от непогоды.

Специальные предохранители

Предохранители всевозможных форм-факторов и различных целевых назначений. Используются для защиты аккумуляторных батарей, кабелей телекоммуникационных систем, сварочных аппаратов и устройств с наличием сильных механических перегрузок и ускорений (до 6000g).

Маркировка gG в общем случае говорит о том, что данное устройство предназначено для применения в области отключающей способности, от англ "General purposes" - общего назначения.

Первая буква а или g означает:

a - Предохранители (плавкие вставки) для защиты от токов короткого замыкания (частичный диапазон).

g - Предохранители (плавкие вставки) для защиты от токов короткого замыкания и перегрузки (полный диапазон).

Вторая буква описывает тип защищаемого оборудования: L - Предохранители (плавкие вставки) для защиты кабелей и распределительных устройств.

B - Предохранители (плавкие вставки) для защиты горного оборудования. Имеют повышенные требования по взрывобезопасности. По временным характеристикам примерно соответствуют gG/gL.

M - Предохранители (плавкие вставки) для цепей электродвигателей и отключающих устройств.

R - Предохранители (плавкие вставки) для защиты полупроводников. Tr - Предохранители (плавкие вставки) для защиты транформаторов. Например: gG/gL (gG-gL) - защита линейных цепей от перегрузки и короткого замыкания, общего назначения, наиболее распостраненные. aM - защита цепей электродвигателей от короткого замыкания (замедленные), aR - защита полупроводников только от короткого замыкания (сверхбыстрые). gR - защита полупроводников от короткого замыкания и перегрузки (сверхбыстрые). gS - защита полупроводников от короткого замыкания и перегрузки (сверхбыстрые). Совмещают в себе свойства 2-х последовательно включенных предохранителей с характеристиками aR+gG/gL. Сверхбыстрое срабатывание на короткое замыкание и среднее время срабатывания на перегрузку. Новая разработка, появились только в 2009 году.(По данным ETI Electroelement). gTr - Предохранители (плавкие вставки) для защиты транcформаторов. Замедленные. Выдерживают перегрузку в 1,3*I ном в течение 10 часов, в 1,5*Iном в течение 2-х часов. (По данным SIBA). gF (gTF) - защита линейных цепей, расчётный ток короткого замыкания которых невелик. При необходимости могут быть заменены предохранителями с характеристикой gG/gL

По напряжению:

Низковольтные;

Высоковольтные.

По конструкции плавких вставок предохранители подразделяются на:

Разборные – предохранители, допускающие замену плавких элементов после срабатывания на месте эксплуатации;

Неразборные – предохранители, у которых замене подлежит вся плавкая вставка.

По степени закрытия плавкой вставки и, следовательно, по внешнему эффекту, возникающему при отключении тока, различаются предохранители:

С открытой плавкой вставкой, которые не имеют устройств, ограничивающих объем дуги, выброс пламени и частиц расплавленного металла;

С полузакрытым патроном, у которого оболочка патрона открыта с одной или двух сторон, что несколько ограничивает опасность для находящихся вблизи людей и опасность перекрытия между фазами;

С закрытым патроном, при котором не получается выброса пламени, опасного для находящихся вблизи людей или могущего вызвать перекрытие между соседними частями, находящимися под напряжением.

По конструкции контактов плавкие вставки подразделяются на плавкие вставки с:

Ножевыми контактами – плавкая вставка вставляется в губки контактного основания;

Болтовыми контактами – плавкая вставка присоединяется непосредственно к проводникам комплектного устройства;

Фланцевыми контактами – плавкая вставка устанавливается на токоподводящей монтажной плоскости.

По наличию наполнителя различаются плавкие вставки:

Без наполнителя;

С наполнителем.

По виду плавких вставок в зависимости:

от диапазона токов отключения:

G – с отключающей способностью в полном диапазоне токов отключения;

А – с отключающей способностью в части диапазона токов отключения;

от быстродействия:

Небыстродействующие (плавкие вставки типа g и а) – характеристики их обеспечивают защиту устройств с относительно большой постоянной времени нагрузки (трансформаторы, электрические машины, кабели); быстродействующие (плавкие вставки типа aR и gR) характеристики их обеспечивают защиту устройств с относительно малой постоянной времени нагрузки (силовые полупроводниковые приборы)

С калиброванным основанием – предохранитель, конструкция которого не допускает установку в его основании плавкой вставки на номинальный ток более предусмотренного для данного предохранителя;

С некалиброванным основанием – предохранитель, конструкция которого допускает установку в его основании плавкой вставки на номинальный ток более предусмотренного для данного предохранителя.

По способу охлаждения плавкой вставки:

С естественным охлаждением – предназначены для эксплуатации при естественной конвекции окружающего воздуха;

С принудительным охлаждением всей или части наружной поверхности плавкой вставки.

По способу присоединения внешних проводников:

С задним присоединением;

С передним присоединением;

С универсальным (передним и задним) присоединением.

Функциональные признаки (по применению и назначению)

Предохранители можно разделить на группы: общего применения, сопутствующие, для защиты силовых полупроводниковых приборов (быстродействующие), для трансформаторных установок.

Предохранители общего применения – используются для защиты силовых потребителей электроэнергии с высокой электротермической и электродинамической устойчивостью (например, электродвигателей, трансформаторов, внутрицеховых электросетей и т.п.) и отключают все токи КЗ: от пограничного тока до тока наибольшей отключающей способности, имеют плавкие в ставки типа g – с отключающей способностью в полном диапазоне токов отключения.

Предохранители сопутствующие – применяются совместно с автоматическими выключателями или тепловыми реле; должны отключать цепь только при больших токах К3, при этом либо ограничить ток К3 до допустимого значения для выключателей, либо отключить цепь раньше, чем разойдутся контакты выключателя (или реле); применяются плавкие вставки типа а – с отключающей способностью в части диапазона токов отключения (малые токовые перегрузки отключают автоматические выключатели или тепловое реле).

Предохранители бывают сменяемыми под напряжением и несменяемыми под напряжением. В первом случае смена патрона может быть осуществлена непосредственно рукой, так что оператор при этом не касается частей, находящихся под напряжением. Во втором случае до снятия патрона предохранитель должен быть отключен от напряжения. Предохранители в оболочках иногда имеют блокировку, благодаря которой нельзя коснуться частей, находящихся под напряжением, пока напряжение не снято.

Плавкий предохранитель - компонент силовой электроники одноразового действия, выполняющий защитную функцию. Плавкий предохранитель является самым слабым участком защищаемой электрической цепи, срабатывающим в аварийном режиме, тем самым разрывая цепь и предотвращая последующее разрушение более ценных элементов электрической цепи высокой температурой, вызванной чрезмерными значениями силы тока.

В электрической цепи плавкий предохранитель является слабым участком электрической цепи, сгорающий в аварийном режиме, тем самым разрывая цепь и предотвращая последующее разрушение высокой температурой.

Плавкие предохранители делятся на следующие типы:

1. слаботочные вставки (для защиты небольших электроприборов до 6 ампер)

• 3х15 (первая цифра означает внешний диаметр, вторая - длину вставки)
• 10х30

2. вилочные (для защиты электрических цепей автомобилей)

• миниатюрные
• обычные вилочные

3. пробковые (встречаются в жилом секторе, до 63 ампер)

• DIAZED (самые распространённые в СССР)
• NEOZED

4. ножевые (до 1250 ампер)

• типоразмер 000 (до 100 ампер)
• типоразмер 00 (до 160 ампер)
• типоразмер 0 (до 250 ампер)
• типоразмер 1 (до 355 ампер)
• типоразмер 2 (до 500 ампер)
• типоразмер 3 (до 800 ампер)
• типоразмер 4а (до 1250 ампер)

5. кварцевые

6. газогенерирующие

Так же плавкие предохранители различаются по характеристике срабатывания относительно номинального тока. Из-за инертности срабатывания плавких предохранителей, в профессиональной среде электриков они довольно часто используются в качестве селективной защиты в паре с автоматическими выключателями. Селективности между самими плавкими вставками добиваются соотношением 1:1,6 [там же], время-токовая характеристика плавких предохранителей устанавливается зависимостью соответственно I²t ; ПУЭ регулирует защиту воздушных проводящих линий таким образом, чтобы предохранитель срабатывал за 15 секунд (ток короткого замыкания в конце линии должен быть равен трём номинальным токам предохранителя). 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.

40-амперные предохранители с характеристикой срабатывания "gG", равносильные советской характеристике "ППН"

• плавкая вставка - элемент содержащий разрывную часть электрической цепи (например проволоку, перегорающую при превышении определённого уровня тока)
• механизм крепления плавкой вставки к контактам, обеспечивающим включение предохранителя в электрическую цепь и монтаж предохранителя в целом.

Корпуса плавких предохранителей обычно изготавливаются из высокопрочных сортов специальной керамики (фарфор, стеатит или корундо-муллитовая керамика). Для корпусов предохранителей с малыми номинальными токами используются специальные стекла. Корпус плавкой вставки обычно выполняет роль базовой детали, на которой укреплен плавкий элемент с контактами плавкой вставки, указатель срабатывания, свободные контакты, устройства для оперирования плавкой вставкой и табличка с номинальными данными. Одновременно корпус выполняет функции камеры гашения электрической дуги.

Маркировка плавких предохранителей

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